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Tensorprodukt-Ansätze

Der bikubische Spline-Ansatz (19.242) ist ein Beispiel für einen sogenannten Tensorprodukt -Ansatz, der die Form
(19.245)

hat und vor allem für Approximationen über Rechteckgittern geeignet ist.

Die Funktionen und bilden zwei linear unabhängige Funktionssysteme. Tensorprodukt-Ansätze haben in numerischer Hinsicht den großen Vorteil, daß sich z.B. die Lösung der zweidimensionalen Interpolationsaufgabe (19.241) auf die Lösung von eindimensionalen Aufgaben zurückführen läßt. Darüber hinaus gilt: Die zweidimensionale Interpolationsaufgabe (19.241) ist mit dem Ansatz (19.245) eindeutig lösbar, wenn
1. die eindimensionalen Interpolationsaufgaben mit den Ansatzfunktionen bezüglich der Stützstellen und
2. die eindimensionalen Interpolationsaufgaben mit den Ansatzfunktionen bezüglich der Stützstellen eindeutig lösbar sind.
Ein wichtiger Tensorprodukt-Ansatz ist der mit kubischen B-Splines:

(19.246)

Dabei sind die Funktionen und normalisierte B-Splines der Ordnung 4. Mit wird die Anzahl der Knoten bezüglich , mit die Anzahl der Knoten bezüglich bezeichnet. Die Knoten sind frei wählbar, aber für die Lösbarkeit der Interpolationsaufgabe müssen gewisse Bedingungen an die Lage der Knoten und die der Stützstellen der Interpolation gestellt werden.

B-Spline-Ansätze führen bei der Lösung von Interpolationsaufgaben auf Gleichungssysteme, deren Koeffizientenmatrizen Bandstruktur haben, also von numerisch günstiger Struktur sind.

Lösungen für verschiedene Interpolationsaufgaben mit Hilfe von bikubischen B-Spline-Ansätzen s. Lit. 19.15.