離散內積與最小二乘

2021-08-05 18:54:59 字數 1727 閱讀 7614

在資料擬合時,通常要根據已知節點來構造離散範數,並在新的範數的1意義下擬合。

離散內積:

函式f,g的關於離散點列ni

=0的離散內積為: (f

,g)h

=∑i=

0nf(

xi)g

(xi)

由此可以定義離散範數:

函式f的離散範數為: ||

f||h

=(f,

f)h‾

‾‾‾‾

‾√這種內積定義的範數和向量的2範數一致。

曲線擬合

1.給出一組離散點,確定乙個函式逼近原函式。

2.離散點的函式值時觀察得到的,肯定有誤差。

3.新的逼近手段:

—不要求經過所有的點

—盡可能表現資料的趨勢,且靠近這些點

4.這種方法就是曲線擬合:需要在給定函式空間

φ 上找到函式

ϕ , 使得

ϕ 到原函式f的距離最短。

ϕ 就叫做f在

φ 上的擬合曲線。

最小二乘問題

如上類似,給定函式空間

φ 和mi

=0為互不相同的點,找到

ϕ 使得 r2

=∑i=

0m(ϕ

(xi)

−f(x

i))2

‾‾‾‾

‾‾‾‾

‾‾‾‾

‾‾‾‾

‾⎷

 最小。設φ=

span

ϕ(x)=a0

ϕ0(x

)+a1

ϕ1(x

)+⋯+

anϕn

(x)

則最小二乘問題為 ||

f(x)

−(a0

ϕ0(x

)+a1

ϕ1(x

)+⋯+

anϕn

(x))

||h

關於係數

最小。求解: ||

f(x)

−(a0

ϕ0(x

)+a1

ϕ1(x

)+⋯+

anϕn

(x))

||2h

=||f

||2h

−2(f

,a0ϕ

0(x)

+a1ϕ

1(x)

+⋯+a

nϕn(

x))h

+||a

0ϕ0(

x)+a

1ϕ1(

x)+⋯

+anϕ

n(x)

||2h

=||f

||2h

−s∑k

=0na

k(f,

ϕk)h

+∑i,

k=0n

aiak

(ϕi,

ϕk)h

=q(a

0,a1

,⋯,a

n)關於係數

最小, 那麼 ∂q

∂ai=

0,i=

0,1,

⋯,n

也即: ∑k

=0na

k(ϕi

,ϕk)

h=(f

,ϕi)

h,i=

0,1,

⋯,n

可以寫成矩陣形式,由線性無關可知,上述方程組有解。

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