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输入计算

数学公式

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结果

插值结果 (y)
6
对应所输入的 x
斜率 (y₂−y₁)/(x₂−x₁) 2

什么是线性插值?

线性插值是一种估算方法:当某个未知值位于两个已知数据点之间时,假设两点之间的关系为一条直线,从而推算出这个未知值。无论是工程、统计、金融还是科学领域,只要手头有一张数值表,而你需要查的数刚好落在表中两个列出值之间,线性插值都是最常用的技巧之一。

两个已知点由一条直线相连,中间有一个插值点
线性插值在连接两个已知点的直线上估算 y 值。

如何使用本计算器

先输入两个已知点的坐标:\((x_1, y_1)\) 和 \((x_2, y_2)\),再输入你想求解的 \(x\) 值。计算器会返回插值得到的 \(y\) 值,并同时给出连接两点的直线斜率。\(x\) 值也可以落在两点之外,这时得到的结果就是线性外推(外插)。

公式详解

插值公式为 $$y = y_1 + \left(x - x_1\right) \cdot \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}$$ 其中分式 \(\frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}\) 表示过这两点的直线斜率。乘以 \((x - x_1)\) 相当于按 \(x\) 相对 \(x_1\) 移动的距离对斜率进行缩放,再加上 \(y_1\),则把结果平移到正确的起始高度。

图示插值公式中使用的两点之间的斜率三角形
该公式使用两个已知点之间的斜率(垂直变化除以水平变化)。

计算示例

假设已知点 \((1, 2)\) 和 \((4, 8)\),想求 \(x = 3\) 时的 \(y\) 值。斜率为 $$\frac{8 - 2}{4 - 1} = \frac{6}{3} = 2$$ 于是 $$y = 2 + (3 - 1) \times 2 = 2 + 4 = 6$$ 因此插值结果为 6

常见问题

x 可以在两点之外吗? 可以。如果 \(x\) 小于 \(x_1\) 或大于 \(x_2\),公式就会做线性外推,前提是假设这一趋势继续沿直线延伸。

如果 x₁ 等于 x₂ 怎么办? 此时两点的 \(x\) 相同,斜率无法定义(出现除以零)。本计算器对此做了防护处理,会直接返回 \(y_1\)。

它和趋势线是一回事吗? 它只是过两个点的一条直线。回归趋势线用的是多个数据点,而插值仅用你提供的这两个点。

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