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2020年10月26日

最小平方近似 (Least Squares Approximation)

Table 8.1 的實驗數據可繪製成 Figure 8.1。

 


對於通用的問題,可用最小平方近似 (least squares approximation) 擬合實驗數據,並將誤差總和 最小化
(1)
為了讓最小化發生,我們需要
(2)
(3)
(4)
Equations 3、4 可簡化成一般的方程式
(5)
此聯立方程式的解為
(6)
(7)

範例:


由 Eqs. 6、7 可得線性方程式 P(x) = a1x + a的係數 a1a0
P(x) = 1.538x - 0.360,此直線方程式和實驗數據繪於 Fig. 8.3,而最小平方近似值則列於 Table 8.2。


最後附帶一提,最小平方近似也可應用在尋找複雜方程式 yf(x) (單一參數),首先利用微分求得 d(yfit - yexp)2/dxg(x) = 0,再用數值方法找 g(x0) = 0 的根 (例如,二分法或牛頓切線法),即得最佳參數值 x0

Reference: RL Burden, DJ Faires, AM Burden, Numerical Analysis, 10th ed (Cengage Learning 2016).

2 則留言:

  1. 統計真的超重要! 畢竟流變學太多經驗式 要知道經驗是每一項參數物理意義真的統計底子要打好
    題外話:如果自己的data自帶error bar也可以用least chi-square法去做fitting或其他統計應用

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    1. 同意! 統計和數值分析真的很重要,例如,利用 Cross model 黏度模型擬合 Viscosity vs. Shear rate 數據,由於模型共有三個參數 (n、eta0、taus),涉及到進階的非線性迴歸。方法有三,第一是使用 Microsoft Excel 內建的 Solver (舊文章 https://ricwen.blogspot.com/2019/12/ms-excel-solver.html);第二是自己寫程式;第三是使用 open source 的程式碼 (例如: ALGLIB)。

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