最小二乘法-公式推导

简介: 基本思想 求出这样一些未知参数使得样本点和拟合线的总误差(距离)最小 最直观的感受如下图(图引用自知乎某作者) 而这个误差(距离)可以直接相减,但是直接相减会有正有负,相互抵消了,所以就用差的平方 推导过程 1 写出拟合方程y=a+bxy=a+bx 2 现有样本(x1,y1),(x2,y2).

基本思想

求出这样一些未知参数使得样本点和拟合线的总误差(距离)最小

最直观的感受如下图(图引用自知乎某作者)

而这个误差(距离)可以直接相减,但是直接相减会有正有负,相互抵消了,所以就用差的平方



推导过程

1 写出拟合方程
y = a + b x

2 现有样本 ( x 1 , y 1 ) , ( x 2 , y 2 ) . . . ( x n , y n )

3 设 d i 为样本点到拟合线的距离,即误差
d i = y i − ( a + b x i )

4 设 D 为差方和(为什么要取平方前面已说,防止正负相互抵消)
D = ∑ i = 1 n d i 2 = ∑ i = 1 n ( y i − a − b x i )

5 根据一阶导数等于0,二阶大于等于0(证明略)求出未知参数
对a求一阶偏导
∂ D ∂ a = ∑ i = 1 n 2 ( y i − a − b x i ) ( − 1 )   = − 2 ∑ i = 1 n ( y i − a − b x i )  
= − 2 ( ∑ i = 1 n y i − ∑ i = 1 n a − b ∑ i = 1 n x i )   = − 2 ( n y ¯ − n a − n b x ¯ )

对b求一阶偏导
∂ D ∂ b = ∑ i = 1 n 2 ( y i − a − b x i ) ( − x i )   = − 2 ∑ i = 1 n ( x i y i − a x i − b x i 2 )  
= − 2 ( ∑ i = 1 n x i y i − a ∑ i = 1 n x i − b ∑ i = 1 n x i 2 )   = − 2 ( ∑ i = 1 n x i y i − n a x ¯ − b ∑ i = 1 n x i 2 )

令偏导等于0得
− 2 ( n y ¯ − n a − n b x ¯ ) = 0
=> a = y ¯ − b x ¯

− 2 ( ∑ i = 1 n x i y i − n a x ¯ − b ∑ i = 1 n x i 2 ) = 0 并将 a = y ¯ − b x ¯ 带入化简得
=> ∑ i = 1 n x i y i − n x ¯ y ¯ + n b x ¯ 2 − b ∑ i = 1 n x i 2 = 0
=> ∑ i = 1 n x i y i − n x ¯ y ¯ = b ( ∑ i = 1 n x i 2 − n x ¯ 2 )
=> b = ∑ i = 1 n x i y i − n x ¯ y ¯ ∑ i = 1 n x i 2 − n x ¯ 2

因为 ∑ i = 1 n ( x i − x ¯ ) ( y i − y ¯ ) = ∑ i − 1 n ( x i y i − x ¯ y i − x i y ¯ + x ¯ y ¯ ) = ∑ i = 1 n x i y i − n x ¯ y ¯ − n x ¯ y ¯ + n x ¯ y ¯
∑ i = 1 n ( x i − x ¯ ) 2 = ∑ i − 1 n ( x i 2 − 2 x ¯ x i + x ¯ 2 ) = ∑ i = 1 n x i 2 − 2 n x ¯ 2 + n x ¯ 2 = ∑ i = 1 n x i 2 − n x ¯ 2

所以将其带入上式得

目录
相关文章
|
机器学习/深度学习 PyTorch 算法框架/工具
归一化技术比较研究:Batch Norm, Layer Norm, Group Norm
本文将使用合成数据集对三种归一化技术进行比较,并在每种配置下分别训练模型。记录训练损失,并比较模型的性能。
2004 2
|
人工智能 供应链 数据可视化
一文读懂AI引擎与Together规则引擎重塑智能决策
从1950年图灵提出人工智能设想到如今AI引擎实现自主决策,Together规则引擎正成为智能决策核心。它通过动态规划、多工具调用与持续学习机制,赋能供应链、财务、定价等场景,提升决策透明度与效率。Together助力AI引擎突破落地瓶颈,推动企业管理迈向“决策即服务”新时代。
|
10月前
|
IDE 开发工具 开发者
JetBrains PyCharm 2025.3 发布 - 面向专业开发者的 Python IDE
JetBrains PyCharm 2025.3 (macOS, Linux, Windows) - 面向专业开发者的 Python IDE
629 1
JetBrains PyCharm 2025.3 发布 - 面向专业开发者的 Python IDE
|
10月前
|
人工智能 自然语言处理 安全
2025 热门智能客服系统推荐:适配互联网企业与电商场景需求
2025年,智能客服已成为电商与互联网企业服务中枢。瓴羊Quick Service、Zendesk Answer Bot、Intercom Fin等系统在意图识别、多渠道整合、知识库运维及合规认证方面表现突出,支持高并发、多轮对话与业务数据联动,满足电商大促、全球化运营与复杂客服场景需求,助力企业实现高效、智能的客户服务升级。
|
算法 机器人 Python
机器人逆运动学进阶:李代数、矩阵指数与旋转流形计算
本文深入讲解机器人逆运动学中旋转计算的核心数学工具,包括矩阵指数与对数、SO(3)李群与李代数、流形和切空间等概念,帮助理解三维旋转误差计算原理,并提供基于矩阵指数的精确旋转更新方法及代码实现。
722 1
机器人逆运动学进阶:李代数、矩阵指数与旋转流形计算
|
数据采集 监控 调度
应对频率限制:设计智能延迟的微信读书Python爬虫
应对频率限制:设计智能延迟的微信读书Python爬虫
|
存储 人工智能 编解码
Pippo:Meta放出AI大招!单张照片秒转3D人像多视角视频,AI自动补全身体细节
Pippo 是 Meta 推出的图像到视频生成模型,能够从单张照片生成 1K 分辨率的多视角高清人像视频,支持全身、面部或头部的生成。
1853 9
Pippo:Meta放出AI大招!单张照片秒转3D人像多视角视频,AI自动补全身体细节
|
移动开发 前端开发 数据安全/隐私保护
iOS发布证书.p12文件无密码解决办法及导出带密码的新.p12文件方法
本文将以iOS技术博主身份,分享解决使用无密码的.p12文件发布应用时遇到的问题,并介绍如何以带密码的方式重新导出.p12文件的方法。通过本文提供的步骤,开发者可以顺利完成证书的发布流程。
|
存储 JavaScript 算法
(html在线预览cad图纸插件)网页CAD绘制条形码、二维码的教程
本文介绍了如何在mxcad中绘制条形码和二维码。对于条形码,首先根据应用场景选择合适的编码标准(如CODE39、EAN13等),通过编码规则将数据转换为二进制,并利用`McDbHatch`绘制条和空的组合,同时支持自定义实体及属性管理。 对于二维码,因其能存储更多信息且具备更强纠错能力,采用开源库QRCode.js进行编码处理,再通过`McDbHatch`绘制黑白矩阵,同样封装成自定义实体以便管理和扩展。文中还给出了完整的绘制流程与效果展示,包括创建二维码对象、设置参数、调用绘制方法以及最终的效果图。整个过程体现了灵活运用API与第三方库来实现复杂图形绘制的能力。
|
机器学习/深度学习 算法 Python
机器学习基础:用 Lasso 做特征选择
机器学习基础:用 Lasso 做特征选择
机器学习基础:用 Lasso 做特征选择

热门文章

最新文章