數學建模之擬合演算法理論筆記

2021-09-26 23:16:05 字數 1698 閱讀 9184

插值與擬合的差別:

插值演算法中,得到的多項式f(x)要經過所有樣本點。但是如果樣本點太多,那麼這個多項式次數過高,會造成龍格現象。

儘管我們可以選擇分段的方法避免這種現象,但是更多時候我們傾向於得到乙個確定的曲線,儘管這條曲線不能經過每乙個樣本點,但是只要保證誤差足夠小即可。

擬合演算法:與插值演算法不同,在擬合問題中不需要曲線一定經過給定的點,擬合問題的目標是尋求乙個函式(曲線),使得該曲線在某種準則下與所有的資料點最為接近,即曲線擬合的最好(最小化損失函式)。

什麼時候用插值什麼時候用擬合?

當樣本比較大的時候(一般樣本n大於30),用擬合,但是當樣本n比較小的時候用插值。

乙個小栗子

編寫**繪出散點圖,進而觀察資料進行擬合。

根據散點圖,確定擬合曲線。假設我們的擬合曲線為y=kx+b;

但是當k和b取何值時,樣本點和擬合曲線最為接近。

但是我們如何去定義這個接近呢?兩種定義方法如下:

y^是擬合值。

以上所有點到直線的距離最小,來使得k,b最小。

上面第一種定義有絕對值,不容易求導,因此計算比較複雜。所以在實際中我們往往使用的是第二種定義,第二種定義也就是最小二乘的思想,也就是真實值和擬合值的所有的差值之和最小。

那麼如何求解最小二乘呢?

如何評價擬合的好壞呢?

證明sst=sse+ssr

r的平方越接近1,說明誤差平方和越接近0,誤差越小,說明擬合越好。

注意:r的平方只能用於擬合函式是線性函式時,擬合結果的評價。線性函式和其他函式(指數函式)比較擬合的好壞,直接看sse即可。r的平方可能是負數。

使用擬合工具箱來進行擬合。

在視窗中輸入cftool,開啟擬合工具箱。

評價擬合模型的好壞:

主要1.看指數平方和:sse的值越小越好。

2.擬合的簡潔性原則。就是盡量保證擬合的函式簡潔更好。

具體過程如圖:

自己模擬資料進行演示:

建模演算法筆記 擬合演算法

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