1601年,德国天文学家开普勒(kepler)发表了行星运行第三定律:T=C*x^(3/2),其中T为行星绕太阳旋转一周的时间(单位:天),x表示行星到太阳的平均距离(单位:10^6km),并测得水星、金星、地球、火星的(x,T)数据分别为(58,88),(108,225),(150,365),(228,687). (1)用最小二乘法估计C的值; (2)分别作出上述数据点的直线、抛物线、3次多项式、4次多项式拟合,求出残差平方和,并比较优劣; (3)用函数y=a*e^x+b*x+c对数据点进行曲线拟合,并求出残差平方和.
时间: 2024-03-19 09:45:17 浏览: 152
好的,以下是该问题的 MATLAB 代码实现:
```matlab
% 行星运行第三定律:T=C*x^(3/2)
x = [58, 108, 150, 228]; % 行星到太阳的平均距离 (单位:10^6km)
T = [88, 225, 365, 687]; % 行星绕太阳旋转一周的时间 (单位:天)
% 最小二乘法估计C的值
A = [x'.^(3/2), ones(length(x), 1)];
b = T';
x_hat = (A' * A) \ (A' * b);
C = x_hat(1)
% 直线拟合
p1 = polyfit(x, T, 1);
T1 = polyval(p1, x);
RSS1 = sum((T - T1).^2)
% 抛物线拟合
p2 = polyfit(x, T, 2);
T2 = polyval(p2, x);
RSS2 = sum((T - T2).^2)
% 3次多项式拟合
p3 = polyfit(x, T, 3);
T3 = polyval(p3, x);
RSS3 = sum((T - T3).^2)
% 4次多项式拟合
p4 = polyfit(x, T, 4);
T4 = polyval(p4, x);
RSS4 = sum((T - T4).^2)
% 指数函数拟合
f = fittype('a*exp(b*x) + c*x', 'independent', 'x', 'coefficients', {'a', 'b', 'c'});
[fitresult, gof] = fit(x', T', f);
T5 = fitresult.a * exp(fitresult.b * x) + fitresult.c * x;
RSS5 = sum((T - T5).^2)
% 画图
xx = linspace(50, 250, 100);
figure
plot(x, T, 'o', xx, polyval(p1, xx), '-', xx, polyval(p2, xx), '--', xx, polyval(p3, xx), ':', xx, polyval(p4, xx), '-.', xx, fitresult.a * exp(fitresult.b * xx) + fitresult.c * xx, '-');
legend('数据点', '直线拟合', '抛物线拟合', '3次多项式拟合', '4次多项式拟合', '指数函数拟合');
xlabel('行星到太阳的平均距离 (10^6km)');
ylabel('行星绕太阳旋转一周的时间 (天)');
```
这段代码实现了以下功能:
1. 使用最小二乘法估计行星运行第三定律中的 C 值。
2. 分别进行直线、抛物线、3次多项式、4次多项式、指数函数拟合,并计算残差平方和。
3. 画出数据点和各种拟合曲线的图像。
你可以执行这段代码,并查看输出结果和画出的图像。
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