x=0.20:0.05:0.50,y=[54.0,48.8,45.3,40.1,35.2,32.3,27.5],用直线对数据进行最小二乘拟合,用Matlab语言,不能使用内置函数
时间: 2024-03-23 19:37:07 浏览: 16
好的,这是一个简单的最小二乘拟合问题。我们可以使用Matlab来实现,但是不能使用内置函数,因此需要手动实现最小二乘拟合算法。
首先,我们需要明确最小二乘拟合的目标:找到一个直线,使得该直线与给定的数据点之间的误差平方和最小。设直线的表达式为$y=ax+b$,则误差平方和为:
$$
S(a,b) = \sum_{i=1}^n(y_i-ax_i-b)^2
$$
我们的目标是最小化$S(a,b)$,即找到合适的$a,b$,使得$S(a,b)$尽可能小。这个问题可以通过求解偏导数来得到:
$$
\begin{aligned}
\frac{\partial S}{\partial a} &= -2\sum_{i=1}^n(y_i-ax_i-b)x_i\\
\frac{\partial S}{\partial b} &= -2\sum_{i=1}^n(y_i-ax_i-b)
\end{aligned}
$$
将两个偏导数都设置为0,即可得到最小二乘拟合的解:
$$
\begin{aligned}
a &= \frac{n\sum_{i=1}^n x_i y_i - \sum_{i=1}^n x_i \sum_{i=1}^n y_i}{n\sum_{i=1}^n x_i^2 - (\sum_{i=1}^n x_i)^2}\\
b &= \frac{\sum_{i=1}^n y_i - a\sum_{i=1}^n x_i}{n}
\end{aligned}
$$
其中$n$为数据点的个数。根据上式,我们可以编写如下的Matlab程序:
```
% 给定数据点
x = [0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 0.50];
y = [54.0, 48.8, 45.3, 40.1, 35.2, 32.3, 27.5];
% 计算系数a,b
n = length(x);
sum_xy = sum(x .* y);
sum_x = sum(x);
sum_y = sum(y);
sum_x2 = sum(x .^ 2);
a = (n * sum_xy - sum_x * sum_y) / (n * sum_x2 - sum_x^2);
b = (sum_y - a * sum_x) / n;
% 绘制拟合直线和原始数据点
plot(x, y, 'o');
hold on;
x_fit = linspace(min(x), max(x), 100);
y_fit = a * x_fit + b;
plot(x_fit, y_fit);
xlabel('x');
ylabel('y');
title('Least Squares Fit');
```
上述程序中,我们首先读入了给定的数据点,然后根据上面的公式计算了系数$a,b$。最后,我们使用plot函数绘制了拟合直线和原始数据点。
注意,为了方便起见,上述程序中的$x$和$y$分别对应原问题中的$x$和$y$。如果你直接将上述程序复制粘贴到Matlab中运行,可能需要稍作修改才能得到正确的结果。