曲线拟合是用数学函数近似数据的方法!理解曲线拟合,能帮助我们分析数据、预测趋势。
什么是曲线拟合?
曲线拟合(Curve Fitting)是用数学函数近似一组数据点的方法。
简单理解
曲线拟合就像"找一条曲线,尽可能接近所有数据点":
- 给定一组数据点
- 选择一个函数形式
- 确定函数参数
- 使函数尽可能接近数据点
曲线拟合的目的:
- 📊 数据分析:分析数据的趋势和规律
- 🔮 预测:预测未来的值
- 📈 建模:建立数据的数学模型
最小二乘法
最小二乘法(Least Squares Method)是使误差平方和最小的拟合方法。
对于数据点 (xi,yi) 和拟合函数 f(x),误差:
ei=yi−f(xi)
目标函数
误差平方和:
S=∑i=1nei2=∑i=1n[yi−f(xi)]2
最小二乘法的目标是使 S 最小。
线性拟合
线性拟合是用直线 y=ax+b 拟合数据。
对于数据点 (xi,yi)(i=1,2,…,n),拟合直线 y=ax+b。
误差平方和:
S=∑i=1n[yi−(axi+b)]2
最小化条件:
∂a∂S=0,∂b∂S=0
解:
a=n∑xi2−(∑xi)2n∑xiyi