图片里的这种方法叫“差分表”(Difference Table),也就是我们在讨论牛顿插值时提到的方法。
它和白板上的杨辉三角有着极其深刻的联系:
差分表是怎么推导的?
我们以下半部分的数列为例: 1, 2, 4, 8 。
● 杨辉三角(加法生成): 上一行的两个数相加,等于下一行的数。
● 差分表(减法生成): 上一行的两个数相减,等于下一行的数。
- 第 0 行(原始数列):
1, 2, 4, 8
- 第 1 行(一阶差分,由相邻两数相减得到):
2 - 1 = 1
4 - 2 = 2
8 - 4 = 4
所以得到: 1, 2, 4
- 第 2 行(二阶差分,继续相减):
2 - 1 = 1
4 - 2 = 2
所以得到: 1, 2
- 第 3 行(三阶差分):
2 - 1 = 1
所以得到: 1
怎么预测下一个数是 15?
差分表最大的魔力在于:如果数列是由多项式生成的,它最终会在一行变成“常数”(比如视频里最后变成了 1, 1, 1, ... )。
只要最后一行是常数,我们就可以反推回去,预测出原数列的下一项:
- 假设最后一行继续是 1 。
- 往上一行推导: 2 + 1 = 3 (得到新的一阶差分)
- 再往上一行推导: 4 + 3 = 7 (得到新的一阶差分)
- 最终回到原数列: 8 + 7 = 15 。
无论是和杨辉三角一起出现在高中课本里,还是差分表出现在大学的数值分析教材中,它们都不是通俗的叫法,而是具有严格定义的正式数学术语。