計算方法 四引數正弦函式高斯牛頓法擬合

2022-08-21 13:39:11 字數 1290 閱讀 7630

這個過程比較詳細,我主要參考的是這個:

這個對概念介紹的比較清楚:

其他參考:

知網**:四引數正弦曲線擬合的一種收斂演算法_梁志國

前些天寫了計算方法與實現的**,為了完成**中模型的搭建,特意去學習了正弦函式的引數擬合方法。在這裡記錄一下。

有待擬合正弦函式:

對於該函式f(x),由於其四個未知引數分布複雜,是乙個求非線性方程組解的最小平方和的問題,因此它難以直接使用最小二乘法來進行擬合。經典的高斯牛頓法擬合四引數正弦函式具體方法如下:

對於正弦函式記待估計係數向量為

,則在此係數下, 記

。假設已知n個點

,要使用以上點集擬合函式 f(x),則需使得殘差平方和

最小。也就是使

設,對上述偏微分方程進行求導化簡,易得以下非線性方程組

此時需要採用高斯牛頓法解此四元非線性方程組。

記向量函式:

以及雅可比矩陣

對於某個係數向量近似解

,對向量函式

做一階taylor展開,得:

至此,我們實際上得到了乙個newton迭代公式,即:

只需要設定初值

,並代入迭代式進行一定次數的迭代,就能求出指定收斂精度下的近似解

,使得殘差平方和逼近最小。

在計算時,可記

,將牛頓迭代式轉變成:

該式第二行為線性方程組:

此線性方程組可使用高斯消元法或雅可比迭代法求解。

,為指定精度,當

時即可停止迭代。

在使用高斯牛頓法解正弦函式擬合問題時,需格外注意初值

,初值選取不當可能會導致迭代發散或者收斂到區域性最優值上。

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