Polinomio de Bernstein

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Los polinomios de Bernstein o polinomios en la base de Bernstein son una clase particular de polinomios en el campo de los números reales, que son utilizados dentro del ámbito del análisis numérico. El nombre hace referencia al matemático ucraniano Sergei Natanovich Bernstein.

El algoritmo de evaluación más numéricamente estable es el de De Casteljau.

Definición[editar]

Un polinomio de Bernstein de orden n aproxima una función en un intervalo, mejor cuanto mayor sea n, a partir de esta fórmula:

donde los son elementos de la distribución binomial respecto de la variable y los son valores de la función que queremos aproximar.

Para aproximar la función en el intervalo estos elementos toman los siguientes valores:

(aquí es el coeficiente binomial).

y más en general transformando las ecuaciones para un intervalo , los se convierten en polinomios de la base de Bernstein:

Así, la fórmula general desarrollada es:

Propiedades[editar]

Polinomios de Bernstein de grado 3.

Para un grado n, existen n+1 polinomios de Bernstein definidos sobre el intervalo , por

Estos polinomios presentan estas propiedades importantes, que cumplen para cualquier valor de en el intervalo

  1. Partición de la unidad :
  2. Positividad :
  3. Simetría :

Las dos primeras propiedades nos indican que forman una combinación convexa. La modificación por escala y traslación de intervalo no influye sobre los coeficientes del polinomio en cuestión. Se ha de notar la gran semejanza de estos polinomios con la distribución binomial.

Para el intervalo existe esta fórmula de recurrencia:

.

Ejemplo[editar]

En el caso de un polinomio de orden la base en está compuesta de:

Un polinomio expresado en esta base tendría entonces la forma:

Si aproximamos obtenemos el mismo polinomio:

si evaluamos aproxima a:

y probando con resulta:

Aplicaciones[editar]

Los polinomios de Bernstein son utilizados para demostrar el teorema de aproximación de Weierstrass y por esto son también utilizados para efectuar aproximaciones e interpolaciones de funciones como, por ejemplo, la curva de Beziér, así como para la estimación de las funciones de densidad de probabilidad:


Para n que tiende al infinito, el polinomio converge uniformamente hacia la función f (x), o sea

donde

, llamado módulo de continuidad.

Véase también[editar]