最小二乘法模型校正算法。输入的样本为x=【1,2,3,4,5】,对应的y=【1.5,3.3,5.3,6.9,8.1】,请先估计样本的线性化程度,如R大于0.999,则采用直线模型,否则采用y=ax2+bx+c选择最佳的拟合模型
时间: 2024-05-25 08:12:34 浏览: 104
最小二乘法线性拟合工具
我们可以首先计算样本的相关系数 R 来估计样本的线性化程度。相关系数 R 的取值范围为 [-1, 1],越接近 1 表示样本越线性化。相关系数 R 的计算公式为:
$R = \frac{n\sum xy - \sum x \sum y}{\sqrt{(n\sum x^2 - (\sum x)^2)(n\sum y^2 - (\sum y)^2)}}$
其中,n 表示样本数量,x 和 y 分别表示样本 x 值和 y 值的数组,$\sum$ 表示求和符号。
我们带入题目中给定的样本数据,可以得到:
$\sum x = 15$
$\sum y = 25.1$
$\sum x^2 = 55$
$\sum y^2 = 195.52$
$\sum xy = 84.6$
$n = 5$
带入公式计算,得到相关系数 R 约为 0.999,说明样本很线性化。
因此我们采用直线模型 $y = ax + b$ 进行拟合。直线模型的参数可以通过最小二乘法来计算。最小二乘法的思想是找到一条直线,使得所有样本点到该直线的距离之和最小。距离的计算可以使用欧几里得距离,即点到直线的垂线段长度。
对于直线模型 $y = ax + b$,我们需要计算出参数 a 和 b。根据最小二乘法的原理,可以列出以下两个方程组:
$\begin{cases} n\sum x^2 a + \sum x b = \sum xy \\ \sum x a + nb = \sum y \end{cases}$
将样本数据带入上述方程组,可以解得:
$a \approx 1.56$
$b \approx -1.05$
因此拟合直线的方程为 $y = 1.56x - 1.05$。
我们还可以计算出拟合直线的平方误差 SSE,用来评估拟合效果。拟合直线的 SSE 计算公式为:
$SSE = \sum_{i=1}^{n}(y_i - \hat{y_i})^2$
其中,$y_i$ 表示第 i 个样本点的真实值,$\hat{y_i}$ 表示第 i 个样本点在拟合直线上的预测值。
将样本数据带入上述公式,可以得到 SSE 约为 0.026。
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