总结 最小二乘法

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    • 作业1:最小均方误差下最佳系数
    • 作业2:最小二乘法总结
      • 梯度下降法
      • 牛顿法
      • 高斯-牛顿法

作业1:最小均方误差下最佳系数

总结 最小二乘法_第1张图片
推导致此处后,可直接借助于durbin算法递推求出系数ai。

作业2:最小二乘法总结

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最小二乘法是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。即通过最小的误差平方和拟合某组数据得到匹配的方法。

梯度下降法

梯度下降法可以看作是 更简单的一种 求最小二乘法最后一步解方程 的方法。相当于最小二乘法的一种解法,由于最小二乘法的最优解是多元函数求极值,计算量很大。梯度下降法则相当于在曲面函数上一节一节下山的算法,下山最快的为梯度方向,每次下降的步长一定,每次选择梯度方向下降,最终达到一个近似最优下山的方法。
梯度下降法本质是一种迭代算法,先给定一个初始值,然后向下降最快的方向调整,在若干次迭代之后找到局部最小。梯度下降法的缺点是到最小点的时候收敛速度变慢,并且对初始点的选择极为敏感。
总结 最小二乘法_第2张图片

牛顿法

牛顿法的核心思想利用的是泰勒展开快速求方程近似解。
牛顿法梯度下降一样也是一种迭代优化方法,但是比梯度下降要快很多,因为它是一种使用二阶导数的方法。
步骤:总结 最小二乘法_第3张图片

高斯-牛顿法

高斯牛顿法相较于牛顿法,避免了求解海瑟矩阵,大大降低了运算量。
高斯牛顿法用于解决非线性最小二乘问题,达到数据拟合、参数估计和函数估计的目的。
高斯牛顿的思想是
(1)把 f(x)利用泰勒展开,取一阶线性项近似。
在这里插入图片描述
(2)为了求极值,对展开后求导

总结 最小二乘法_第4张图片总结 最小二乘法_第5张图片
缺点:

1、JTJ只有半正定性,若JTJ为奇异矩阵,则会导致算法不收敛。

2、步长取太大也可能导致算法不收敛

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