最小二乘和加權最小二乘的原理與實現

2021-06-08 08:24:11 字數 1130 閱讀 4196

已知有一組資料,在座標系中表示成一組點集n。現在的目標是估計出一條經過點集n的直線,

要求直線滿足一定的準則。不同的準則最後定義不同的優化方法,這裡我們通過定義兩種不

同的準則,來引出最小二乘和加權最小二乘的介紹。

首先回到直線擬合的這個問題中來。一般假設點集n中的點是通過對直線進行取樣獲得,通常

取樣的過程中會有誤差的干擾。所以我們直觀要求直線經過所有點集n的中心地帶,不偏重任

何取樣點,求乙個全域性上的最優。這個的直觀要求可以通過數學方法來表示。

點集n中的所有取樣點所擬合的直線y=kx+b的係數可從上面的目標函式中獲得。

通過分別對變數k和變數b進行求導後,得到:

經過簡單的推導後,可以得到k和b的解析解。

這個準則與之前分別稱為l1和l2準則。l2準則易優化,可以直接求導,有解析解。

對於l1準則,一般是用不等式來逼近,這裡我們介紹乙個求取l1準則下的k和b的方法,稱為加權最小二乘。

因為:

所以等式右邊對k和b進行求導會有:

從上式中看到不易得到k和b的解析解,那麼我們利用數值計算中常用的方法,利用迭代的方法來求取k和b。

每次計算時,一般以l2準則得到的解作為起始值。每次都以上次的值來更新w_i的結果。

那麼最後有:

最小二乘 加權最小二乘 matlab實現

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