最小二乘法 原理_高斯最小二乘法原理

最小二乘法 原理_高斯最小二乘法原理概念:最小二乘法是一种熟悉而优化的方法。主要是通过最小化误差的平方以及最合适数据的匹配函数。作用:(1)利用最小二乘法可以得到位置数据(这些数据与实际数据之间误差平方和最小)(2)也可以用来曲线拟合实例讲解:有一组数据(1,6),(3,5),(5,7),(6,12),要找出一条与这几个点最为匹配的直线:y=A+Bx有如下方程:6=A+B5=A+3B…

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概念:最小二乘法是一种熟悉而优化的方法。主要是通过最小化误差的平方以及最合适数据的匹配函数。
作用:(1)利用最小二乘法可以得到位置数据(这些数据与实际数据之间误差平方和最小)(2)也可以用来曲线拟合
实例讲解:有一组数据(1,6),(3,5),(5,7),(6,12),要找出一条与这几个点最为匹配的直线 : y = A + Bx
有如下方程:
6 = A + B
5 = A + 3B
7 = A + 5B
12 = A + 6B
很明显上面方程是超定线性方程组,要使左边和右边尽可能相等;采用最小二乘法:
L(A,B)=[6-(A + B)]^2 + [5-(A + 3B)]^2 + [7-(A + 5B)]^2 +[12-(A + 6B)]^2使得L的值最小:这里L是关于A,B的函数;那么我们可以利用对A,B求偏导,进而求出A,B的值使得Lmin
这里写图片描述
这里写图片描述
B = -0.064 A = 8.832
y = 8.832 – 0.064*x:也就是说这条直线是最佳的。求得最适合数学模型,然后可以更加准确预测数据。
将一个可能的、对不相关变量A的构成都无困难的函数类型称作函数模型如抛物线函数或指数函数;参数B是为了使所选择的函数模型同观测值y相匹配。在一般情况中,观测值远多于所选的的参数个数。
在回归过程中,回归的关联式是不可能全部通过每个回归数据点(x1, y1、 x2, y2…xm,ym),为了判断关联式的好坏,可借助相关系数“R”,统计量“F”,剩余标准偏差“S”进行判断;“R”越趋近于 1 越好;“F”的绝对值越大越好;“S”越趋近于 0 越好。
怎么样来衡量拟合的效果呢?。高斯和勒让德的方法是,假设测量误差的平均值为0。令每一个测量误差对应一个变量并与其它测量误差不相关(随机无关)。人们假设,在测量误差中绝对不含系统误差,它们应该是纯偶然误差(有固定的变异数),围绕真值波动。除此之外,测量误差符合正态分布,这保证了偏差值在最后的结果y上忽略不计。确定拟合的标准应该被重视,并小心选择,较大误差的测量值应被赋予较小的权。并建立如下规则:被选择的参数,应该使算出的函数曲线与观测值之差的平方和最小。此处引用讲解更详细
函数表示:
这里写图片描述
还有欧几里得度量:
这里写图片描述
这里写图片描述

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