有直线y=2x+5,在[0,5]内用均匀分布随机产生200个点,与直线误差 为(0,0.2)之间。1.依据产生的200个点,用最小二乘法实现线性回 归,求出这条直线。2.依据产生的200个点,用梯度下降的办法,求 出这条直线。
时间: 2023-03-29 17:00:28 浏览: 162
实验二 实现直线的生成算法
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1. 对于这个问题,我可以回答。根据最小二乘法,我们可以通过求解方程组来得到直线的斜率和截距,具体步骤如下:
设直线方程为 y = kx + b,对于每个随机产生的点(xi, yi),我们可以得到以下方程:
yi = kxi + b + εi,其中εi为误差,满足 ≤ εi ≤ .2。
将上述方程代入y = kx + b中,得到:
yi = y(xi) + εi,其中y(xi)为直线在xi处的值。
我们的目标是使得所有误差的平方和最小,即min Σ(εi^2)。将上述方程代入,得到:
min Σ(yi - y(xi))^2,其中i = 1, 2, ..., 200。
对上述式子进行求导,令导数为,可以得到以下方程组:
Σ(xi*yi) - Σ(xi)*Σ(yi)/n = k * Σ(xi^2) - Σ(xi)^2/n,
Σ(yi) - k * Σ(xi) = b * n,
其中n为样本数量,Σ表示求和,即Σ(xi)表示所有xi的和。
解上述方程组,即可得到直线的斜率k和截距b。
2. 对于这个问题,我同样可以回答。梯度下降法是一种常用的优化算法,可以用于求解线性回归问题。具体步骤如下:
设直线方程为 y = kx + b,对于每个随机产生的点(xi, yi),我们可以得到以下方程:
yi = kxi + b + εi,其中εi为误差,满足 ≤ εi ≤ .2。
我们的目标是使得所有误差的平方和最小,即min Σ(εi^2)。将上述方程代入,得到:
min Σ(yi - y(xi))^2,其中i = 1, 2, ..., 200。
对上述式子进行求导,可以得到以下梯度:
∂J/∂k = -2Σ(xi)*(yi - y(xi)),
∂J/∂b = -2Σ(yi - y(xi)),
其中J为损失函数,即J = Σ(yi - y(xi))^2。
根据梯度下降法的思想,我们需要不断地更新k和b的值,使得损失函数J不断减小。具体步骤如下:
1) 初始化k和b的值;
2) 计算梯度∂J/∂k和∂J/∂b;
3) 更新k和b的值:k = k - α*∂J/∂k,b = b - α*∂J/∂b,其中α为学习率;
4) 重复步骤2和3,直到损失函数J收敛或达到最大迭代次数。
最终得到的k和b即为所求的直线的斜率和截距。
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