рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Использование сингулярного разложения в методе наименьших квадратов

Работа сделанна в 2002 году

Использование сингулярного разложения в методе наименьших квадратов - Дипломный Проект, раздел Математика, - 2002 год - Сингулярное разложение в линейной задаче метода наименьших квадратов Использование Сингулярного Разложения В Методе Наименьших Квадратов. При Испо...

Использование сингулярного разложения в методе наименьших квадратов. При использовании метода сингулярного разложения SVD Singular Value Decomposition мы проводим разложение для матрицы плана. При этом основное уравнение yXb приобретает вид yUVTb. Отсюда следует, что коэффициенты b можно получить решая уравнение UTyVTb. Т.е. если все j, j1 n, являющиеся диагональными элементами отличны от нуля, то последнее уравнение разрешимо и, где. Однако такое решение не всегда желательно, если некоторые j малы. Для правильного использования метода SVD мы должны ввести границу отражающую точность входных данных и точность использованной плавающей арифметики.

Всякое j, большее, чем, приемлемо, и соответствующее вычисляется по 1.20. Любое j, меньшее, чем, рассматривается как пренебрежимо малое, и соответствующему может быть придано произвольное значение.

С этой произвольностью значений связана не единственность набора коэффициентов, получаемых методом наименьших квадратов. Изменения входных данных и ошибки округлений, меньшие, чем, могут привести к совершенно другому набору коэффициентов, определяемых этим методом. Поскольку обычно желательно, чтобы эти коэффициенты были по возможности малы, то полагаем 0, если j. Отбрасывание чисел j, меньших, чем, приводит к уменьшению числа обусловленности с до. Поскольку число обусловленности является множителем в увеличении ошибки, то следствием будет более надежное определение коэффициентов. Продемонстрируем использование метода на следующем примере tY Следует определить значение Y при X 1980. Если аппроксимировать эти данные квадратичным многочленом и использовать двойную точность, то в результате получим следующие коэффициенты. При одинарной точности вычислений коэффициенты будут иметь значения. У этих двух наборов коэффициентов не совпадают даже знаки.

Если такую модель использовать для предсказания, то для коэффициентов, вычисленных с двойной точностью, прогноз будет Y227780000 , а для обычной точности Y145210000. Ясно, что второй набор коэффициентов бесполезен.

Исследуем достоверность результатов. Матрица плана для данного примера имеет размеры 8 3 Рис. 2. Численный пример Ее сингулярные числа. Число обусловленности равно, что говорит о близости базисных функций 1, t и t2 к линейной зависимости.

Для того, чтобы исправить ситуацию можно предпринять одну из следующих мер. Во первых, можно выбрать границу для относительной ошибки, которая бы отражала точность данных и точность арифметики. Если взять границу в интервале, то отбросим третье сингулярное число. При этом получим следующие наборы коэффициентов для двойной и обычной точности Теперь коэффициенты находятся в гораздо лучшем согласии друг с другом. Кроме того, коэффициенты стали существенно меньше, а это значит, что не будет столь большого, как прежде, взаимного уничтожения слагаемых при вычислении квадратичного многочлена.

Прогнозное значение Y1980 будет соответственно 212910000 и 214960000. Эффект обычной точности еще заметен, однако результаты уже не являются катастрофическими. Можно также определить набор нулевых коэффициентов, соответствующих пренебрежимо малому сингулярному числу. Вот эти коэффициенты. Для значений t от 1900 до 1970 величина функции не превосходит 0.0017, поэтому при любом коэффициенты можно изменить, и при этом значения, выдаваемые моделью изменятся не более чем на 0.0017. Любой из четырех перечисленных нами наборов коэффициентов можно получить из другого подобным изменением.

Во вторых, можно улучшить ситуацию заменой базиса. Модели гораздо более удовлетворительны. Важно при этом то, что независимая переменная преобразуется из интервала 1900, 1970 в какой нибудь более приемлемый интервал вроде 0, 70 или, еще лучше, 3.5, 3.5. Числа обусловленности при этом равны 5750 и 10.7 соответственно. последнее значение более чем приемлемо даже при счете с обычной точностью.

Удобнее всего воспользоваться стандартными способами статистического анализа, т.е. матрицу плана преобразуем к стандартизованному варианту Матрица стандартизованных данных есть матрица наблюдений с нулевым средним и дисперсией 1. Это означает, что данные берутся в виде отклонений от среднего, которое мы считаем равным 0, вводим нормировку деля каждый член столбца матрицы на корень квадратный из суммы квадратов отклонений.

Во втором случае, после преобразования матрицы плана ее обусловленность сильно уменьшается, и, соответственно, повышается точность расчетов. Данную программу можно использовать и при решении системы линейных уравнений вместо методов Гаусса, Жордана, Холесского и пр. В приложении 2 приведен пример расчета линейной системы, которая изначально не может быть решена этими методами вследствие вырожденности матрицы коэффициентов. Тем не менее, исследуемый метод дает нам правильное решение.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Сингулярное разложение в линейной задаче метода наименьших квадратов

Например, при необходимости проведения аппроксимации наиболее часто употребляется именно метод наименьших квадратов. На этом подходе основаны… Пусть даны действительная mn матрица A ранга kminm,n и действительный m вектор… Пусть заданы результаты четырех измерений рис. 1 y0 при x0 y1 при x1 y2 при x3 y5 при x4. Задача заключается в том,…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Использование сингулярного разложения в методе наименьших квадратов

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Ортогональное преобразование Хаусхолдера
Ортогональное преобразование Хаусхолдера. Применяется для преобразования матриц к диагональному виду. Матрица преобразования представляет из себя следующее выражение , 9 или, если вектор v нормиров

Реализация сингулярного разложения
Реализация сингулярного разложения. Алгоритмы QR алгоритм начинается с разложения матрицы по Грамму-Шмидту, затем меняются местами сомножители Эта матрица подобна первоначальной, Этот процесс продо

Реализация разложения
Реализация разложения. Таким образом, разложение производится в два этапа. Сначала матрица А посредством двух конечных последовательностей преобразований Хаусхолдера где, приводится к верхне

Пример сингулярного разложения
Пример сингулярного разложения. Проведем преобразование Хаусхолдера на матрице , К первой компоненте первого столбца прибавляем норму первого столбца, получим. Пусть Преобразованная матрица A2 вычи

Исходные тексты программы
Исходные тексты программы. REAL A3,3, U3,3, V3,3, SIGMA3, WORK3,Y3,C3,Y03 INTEGER I,IERR, J, M, N, NM OPEN 6,FILESVD.OUT,STATUSUNKNOWN,FORMFORMATTE D OPEN 5,FILE SVD.IN,STATUSUNKNOWN,FORMFORMATTED

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги