Interpolation / extrapolation

INTERPOL — Interpolation & extrapolation

INTERPOL

Interpolation & extrapolation numériques

Interpolation entre deux points

Le cas le plus courant : deux mesures encadrantes, une valeur à trouver entre elles — ou au-delà.

Point 1
Point 2
—
—

Aperçu

interpolation extrapolation points connus

Proportion & pourcentage

Règle de trois : laissez vide la case à calculer.

est à comme est à
—

Position relative

Où se situe une valeur entre deux bornes, et réciproquement.

—

Données

#xy✓

Méthode

Courbe

modèle extrapolation points clic sur le graphique = évaluer en ce point

Évaluation

—
—
Série de valeurs

Résultats

Table à double entrée

Première ligne : les valeurs de x (colonnes). Première colonne : les valeurs de y (lignes). Le coin haut-gauche peut rester vide ou porter un titre.

Interpolation

—

Carte de la table

clic sur la carte = interpoler en ce point

Choisir une méthode

SituationMéthode conseillée
Table de valeurs fiable, lecture d'abaqueLinéaire par morceaux
Grandeur physique lisse et monotonePCHIP (monotone)
Courbe lisse, dérivée continue exigéeSpline not-a-knot
Points inégalement répartis, quelques irrégularitésAkima
Mesures entachées d'erreurRégression (polynomiale ou modèle physique)
Loi physique connue (décroissance, puissance)Régression exponentielle / puissance
Valeurs par paliers, classesPlus proche voisin

Interpolation locale

Linéaire par morceaux
Un segment de droite entre chaque couple de points. Jamais d'oscillation, jamais de dépassement ; la courbe présente des angles et la dérivée saute aux points. C'est la lecture d'abaque classique, et le choix par défaut le plus sûr.
Plus proche voisin
Reprend la valeur du point le plus proche. Utile pour des classes, des paliers, des tarifs — pas pour une grandeur continue.
Cosinus
Comme la linéaire, mais avec une transition adoucie en début et fin d'intervalle. La courbe reste dans l'encadrement des deux points ; la pente s'annule à chaque point, ce qui n'a pas toujours de sens physique.
Hermite monotone (PCHIP)
Cubique par morceaux dont les pentes sont choisies pour ne jamais dépasser les valeurs voisines : si les données sont croissantes, la courbe l'est aussi. Le meilleur compromis pour une grandeur physique tabulée.
Akima
Cubique par morceaux dont la pente locale ne dépend que de quelques voisins : un point aberrant ne perturbe pas toute la courbe, contrairement à une spline. Demande au moins 3 points, s'exprime pleinement à partir de 5.

Interpolation globale

Spline cubique
Une cubique par intervalle, raccordées avec continuité de la pente et de la courbure. La courbe la plus lisse qui passe par tous les points. Contrepartie : un point déplacé modifie toute la courbe, et la spline peut dépasser localement les valeurs mesurées.
Naturelle : courbure nulle aux extrémités — la courbe se termine droite, extrapolation prudente.
Not-a-knot : condition standard (celle des logiciels de calcul scientifique), meilleure au voisinage des bords ; demande 4 points.
Pentes imposées : vous fixez la tangente au début et à la fin, quand la physique la connaît (pente nulle à un extremum, par exemple).
Polynôme de Lagrange
L'unique polynôme de degré n−1 passant par les n points. Exact et élégant jusqu'à 5 ou 6 points ; au-delà il oscille violemment entre les points et devient inutilisable en extrapolation (phénomène de Runge — chargez l'exemple du même nom pour le voir).

Ajustement (régression)

Contrairement aux précédentes, la courbe ne passe pas par les points : elle minimise la somme des carrés des écarts. C'est ce qu'il faut dès que les données sont des mesures bruitées.

Polynomiale de degré d
Moindres carrés sur une base centrée-réduite : l'ajustement reste stable même avec des abscisses de grande valeur. Le degré 1 est la régression linéaire ordinaire. Un degré élevé colle au bruit : au-delà de 4 ou 5, méfiance.
Exponentielle, puissance, logarithmique, hyperbolique
Modèles obtenus par linéarisation : on ajuste une droite sur ln y, ln x ou 1/x. Rapide et sans réglage, mais l'ajustement pèse davantage sur les petites valeurs que sur les grandes. Pour un ajustement pesé uniformément, il faudrait une régression non linéaire dédiée.
R², RMSE, écart maximal
Le R² est calculé sur les valeurs d'origine, jamais sur les valeurs linéarisées : c'est bien la qualité du modèle final qui est affichée. Un R² proche de 1 ne valide pas un modèle — regardez toujours les écarts point par point.

Extrapoler : ce qu'il faut savoir

Hors de la plage des points, aucune méthode n'apporte d'information : elle prolonge une hypothèse. Le résultat est signalé par une pastille extrapolation et la courbe passe en tirets.

Poursuivre le modèle
Continue la formule au-delà du dernier point. Naturel pour une régression ; dangereux pour une spline ou un polynôme, dont la cubique de bord diverge très vite.
Prolonger la tangente
Prolonge la pente calculée à l'extrémité. C'est presque toujours l'hypothèse d'extrapolation la plus raisonnable.
Bloquer aux valeurs extrêmes
Maintient la dernière valeur connue. Le choix conservateur pour une table réglementaire ou un abaque borné.
Interdire
Aucune valeur n'est produite hors plage. À privilégier quand une extrapolation serait une faute.

Échelles logarithmiques

Les cases interpoler en log(x) et log(y) transforment les données avant l'interpolation, puis retransforment le résultat. Conséquences utiles :

  • log(y) seul + interpolation linéaire = interpolation géométrique (à taux constant) : décroissance radioactive, capitalisation, atténuation acoustique.
  • log(x) et log(y) + linéaire = interpolation en loi de puissance : courbes de ventilateurs, pertes de charge, lois d'affinité.
  • L'extrapolation « tangente » devient alors une exponentielle ou une puissance, ce qui est bien plus réaliste sur ces grandeurs.

Ces cases exigent des valeurs strictement positives ; sinon elles sont ignorées et un avertissement s'affiche. Les axes du graphique se règlent séparément — changer d'axe ne change pas le calcul.

Table à double entrée

L'interpolation 2D applique la méthode choisie ligne par ligne le long de x, puis une fois de plus le long de y sur les valeurs obtenues. Avec la méthode linéaire, c'est exactement l'interpolation bilinéaire classique ; avec PCHIP ou spline, c'est son équivalent lisse.

Le détail affiche les quatre valeurs encadrantes de la table et leurs poids : de quoi refaire le calcul à la main et le vérifier.

Saisie & formats

  • Collez directement deux colonnes depuis un tableur : tabulations, point-virgules, virgules ou espaces sont acceptés.
  • La virgule décimale est reconnue (12,5), y compris mélangée à des séparateurs de colonnes.
  • Les points désactivés (case décochée) restent dans la table mais sont exclus du calcul : pratique pour tester l'effet d'une mesure douteuse.
  • Deux points de même abscisse sont automatiquement moyennés, avec un avertissement.
  • Tout est enregistré dans le navigateur : vous retrouvez votre saisie en rouvrant le fichier.
INTERPOL interpolation & extrapolation numériques

Lire une valeur entre deux mesures, proprement.

Une table de constructeur à exploiter, un abaque à lire, des points de mesure à ajuster : l'application ci-dessus fait ces calculs directement dans le navigateur, sans installation et sans que vos données quittent votre poste.

interpolation extrapolation x demandé

Le modèle est tracé plein dans la plage des points, en pointillés au-delà : la distinction est visible en permanence.

Trois façons de travailler

Onglet Rapide

Deux points, une valeur

Le cas courant : deux mesures encadrantes, la valeur cherchée entre elles. Dans les deux sens, x vers y et y vers x, avec échelles logarithmiques en option. La règle de trois et le calcul de position relative en pourcentage sont sur le même écran.

Onglet Série 1D

Une table de points

Collez deux colonnes depuis un tableur, choisissez un modèle, lisez la courbe. Évaluation directe et inverse, dérivée, génération d'une série de valeurs à pas constant, écarts point par point, export CSV et PNG.

Onglet Table 2D

Une table à double entrée

Le tableau perte de charge en fonction du débit et du diamètre, par exemple. Interpolation bilinéaire ou lisse, carte colorée cliquable, et le détail des quatre valeurs encadrantes avec leurs poids pour refaire le calcul à la main.

Quatorze modèles, et de quoi choisir

Passe par les points, localement

  • Linéaire par morceaux
  • Plus proche voisin
  • Cosinus adoucie
  • Hermite monotone (PCHIP)
  • Akima

Aucune oscillation, aucun dépassement des valeurs voisines. PCHIP est le meilleur compromis pour une grandeur physique tabulée.

Passe par les points, globalement

  • Spline cubique naturelle
  • Spline not-a-knot
  • Spline à pentes imposées
  • Polynôme de Lagrange

La courbe la plus lisse possible. Le polynôme reste exact jusqu'à cinq ou six points, puis oscille : l'exemple de Runge est fourni pour le voir.

Ne passe pas par les points

  • Régression polynomiale
  • Exponentielle y = a·e^(b·x)
  • Logarithmique y = a + b·ln x
  • Puissance y = a·x^b
  • Hyperbolique y = a + b/x

Pour des mesures bruitées. R², RMSE et écart maximal sont calculés sur les valeurs d'origine, jamais sur les valeurs linéarisées.

Un tableau de correspondance entre situation et méthode conseillée est intégré dans l'onglet Méthodes, avec la description de chaque modèle et de ses limites.

Hors de la plage des points, c'est une hypothèse

Aucune méthode n'apporte d'information au-delà du dernier point : elle prolonge une supposition. Le résultat porte alors la mention extrapolation et la courbe passe en tirets. Le comportement se règle explicitement :

  • Poursuivre le modèleNaturel pour une régression, risqué pour une spline dont la cubique de bord diverge vite.
  • Prolonger la tangenteLa pente calculée à l'extrémité est prolongée. L'hypothèse la plus raisonnable dans la plupart des cas.
  • Bloquer aux valeurs extrêmesLa dernière valeur connue est maintenue. Le choix prudent pour une table réglementaire.
  • InterdireAucune valeur n'est produite hors plage, quand extrapoler serait une faute.

Échelles logarithmiques

Les données peuvent être transformées avant le calcul, puis le résultat retransformé :

  • log(y) seul, en linéaire, donne une interpolation géométrique, à taux constant : décroissance radioactive, capitalisation, atténuation.
  • log(x) et log(y) donnent une interpolation en loi de puissance : courbes de ventilateurs, pertes de charge, lois d'affinité.

Les axes du graphique se règlent séparément : changer l'affichage ne change pas le calcul.

Saisie et confidentialité

  • Collage direct depuis un tableur : tabulation, point-virgule, virgule ou espace, virgule décimale reconnue.
  • Un point peut être désactivé sans être supprimé, pour mesurer l'effet d'une mesure douteuse.
  • Chiffres significatifs et séparateur décimal réglables, thème clair ou sombre.
  • Import CSV, export des données, du projet et du graphique.
  • Page HTML unique, sans dépendance : elle fonctionne hors ligne et la saisie reste enregistrée dans le navigateur, nulle part ailleurs.

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