最小二乘法 多項式

2021-09-29 03:48:06 字數 1185 閱讀 3485

多項式最小二乘法

基於一元二次方程進行推理

方程式是:f(x)=ax^2+bx+c 其中點 n(x_i,y_i) 表示多個點資訊,擬合乙個二次方程;其中原理為:

∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c -y_i )^2=min〗

對各個係數求導

∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c -y_i )^2=min〗

對a求導:

∑_(i=1)n▒〖(a2 〖x_i〗4+2a〖x_i〗2 (bx_i+c -y_i )+ (bx_i+c -y_i )^2 )=k〗

dk/da= ∑_(i=1)n▒〖(2a〖x_i〗4+2〖x_i〗^2 (bx_i+c –y_i ))=0〗

dk/da= 2〖x_i〗^2 ∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c –y_i )=0〗

對b求導:

∑_(i=1)n▒〖(b2 〖x_i〗^2+2bx_i (a〖x_i〗^2+c -y_i )+ (a〖x_i〗^2+c -y_i )^2 )=k〗

dk/db= ∑_(i=1)n▒〖(2b〖x_i〗2+2x_i (a〖x_i〗^2+c -y_i ))=0〗

dk/db= 2x_i ∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c –y_i )=0〗

對c求導:

∑_(i=1)n▒〖(c2+2c(a〖x_i〗^2+bx_i  -y_i )+ (a〖x_i〗^2+bx_i  -y_i )^2 )=k〗

dk/dc= ∑_(i=1)n▒〖(2c+2(a〖x_i〗2+bx_i  -y_i ))=0〗

dk/dc= 2∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c –y_i )=0〗

對求導公式進行整理及變換

2〖x_i〗^2 ∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c –y_i )=0〗

2x_i ∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c –y_i )=0〗

2∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c –y_i )=0〗

變換如下:

2〖x_i〗^2 ∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c)=〗 2〖x_i〗^2 ∑_(i=1)^n▒y_i

2x_i ∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c )=2x_i ∑_(i=1)^n▒y_i 〗

2∑_(i=1)n▒〖(a〖x_i〗2+bx_i+c )=2∑_(i=1)^n▒y_i 〗

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