最小二乘法

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  • 选取 使残差的绝对值之和最小
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  • 选取 使残差的绝对值的最大值最小
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  • 选取 使残差平方和s最小
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为了便于计算、分析与应用,较多地根据“使残差平方和最小”的原则(称为最小二乘原则)来选取拟合曲线y=p(x),称为最小二乘法
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定义1:关于节点线性无关

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与线性代数中的定义有区别,可以允许只是关于节点线性无关
线性代数中关于函数线性无关的定义,相当于关于所有节点线性无关
线性代数中关于函数线性无关的定义,相当于关于所有节点线性无关

定义2:最小二乘拟合函数&最小二乘拟合多项式

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最小二乘法解决问题的两个基本环节

  1. 线性无关函数函数系的选择
    1. 考试中都是用的多项式,但是实际中可能会根据数据主观判断选取合适的函数系
  1. 按照最小二乘原则确定系数
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      还有一个问题,就是m应该取多少?

一般线性无关函数系拟合

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符号很繁杂,但是实际上就是最简单的求偏导;搞清楚各个符号的含义即可
不怕麻烦的把方程组列完整,也就是:
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对于上面的每一个方程,可以容易地整理成下面的形式:(手推一遍并不难!)
这样变换的目的是为了用出现内积的形式,用内积简化方程的形式
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因此,上述方程组中每一个方程用内积可以表达为:
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进一步简化数学形式,我们把方程组改写成矩阵的形式(只是形式上的变换而已)
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称为法方程组或正规方程组,其中系数矩阵具有良好的对称性,方便我们记忆

代数多项式拟合

代数多项式拟合的形式如下图所示
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对于多项式而言,其内积的形式可以进一步简化,得到所谓法方程组
其中,n为数据点的个数m为多项式的次数。这个方程组的系数矩阵是一个对称矩阵,每一行(列)的幂次依次增加。求解这个方程组即可得到最小二乘多项式的系数。
💡
不求甚解的话,最后就是背这个法方程组
 
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浙江大学电气工程学院本科生
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