线性最小二乘拟合采用多项式拟合,MATLAB 提供 polyfit
函数用于拟合 m 次多项式,返回系数向量 a
。拟合后,可以使用 polyval
函数计算指定点的多项式值 y
。
线性最小二乘拟合
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示例代码:
function [result, x_result, num] = conjungate_gradient(f, x0, epsilon)
syms lambdas;
n = length(x);
nf = cell(1, n);
for i = 1 : n
nf{i} = diff(f, x{i});
end
nfv = subs(nf, x0);
nfv_pre = nfv;
count = 0;
k = 0;
xv = x0;
d = - nfv;
while (norm(nfv) > epsilon)
xv = xv + lambdas * d;
phi = subs(f, xv);
nphi = diff(phi);
lambda = solve(nphi);
lambda = double(lambda);
xv = subs(xv, lambdas, lambda);
xv = double(xv);
nfv = subs(nf, xv);
count = count + 1;
k = k + 1;
alpha = sumsqr(nfv) / sumsqr(nfv_pre);
d = -nfv + alpha * d;
nfv_pre = nfv;
if k >= n
k = 0;
d = - nfv;
end
end
result = double(subs(f, xv));
x_result = double(xv);
num = count;
end
输入参数说明:
f:目标函数表达式
x0:变量的初始值
epsilon:误差限,控制迭代精度
输出结果:
result:目标函数的最小值
x_result:对应最小值的变量解
num:总迭代次数
示例测试
在测试中,我们求解以下非线性最小二乘问题:$$f(x) = x_1^2 + 2x_2^2 - 4x_1 - 2x_1x_2$$可以通过该共轭梯度法实现。
总结
使用共轭梯度法可在Matlab中快速优化非线性最小二乘问题,通过迭代过程逐渐接近目标函数的最小值,是求解复杂优化问题的有效方法。
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