最小二乘法,这名词看着挺专业的,一用上就感觉自己的水平好像莫名其妙高出了一个档次似的,但具体使用的时候,觉得又没深奥到哪里去,甚至和之前做过的东西有点重叠
不废话,直接举个例子:
我们有两列数据,目前我们猜他们之间可能是有关联的,但又不清楚它们是怎么关联在一起的,数据如下:
为了能看得清楚点,咱画个散点图表示表示:
为了能总结出一个方便后续使用的规律,咱需要沿着这些点的分布画条线,最好能再总结出个公式来,后续当咱有了(X)的数据后,excel如何拟合曲线,就可以直接通过Y=f(X)做个预估了,
这时候问题就来了,姑且不要说线有很多种,哪怕形式最简单如直线,咱还得判断下这条直线画在图上哪个位置最合适不是?
虽说之前在线性拟合那篇里,咱已经有了直接计算直线系数的公式和工具,但是为了解释今天的最小二乘法,我还是用线性规划求解再操作一下
然后,放入公式Y=aX+b,此时因为系数是空的,计算结果都是0
再然后,我们加一列计算残差值,残差等于用公式估计出来的Y值减原本真实的数值
为了说明问题,我先随便在系数a和b那里打了两个数字进去,试算出来的结果像这样:
1、对于两变量(x,y)函数的曲线拟合,可以EXCEL的带平滑线的散点图,得到趋势线方程,此方程就是曲线拟合函数。具体过程如下:(1)选择A、B两单元格的数据;(2)点击“插入”——选择带平滑线的散点图;(3)单击。
计算一个残差平方和的总数(此处是数组公式)
规划求解链接:
需要填写的地方请重点关注下图的三个红色圈圈
填好了点求解,得到结果:
那恐怕有人要问了,既然Excel有提供方便的工具给我们,我们是不是就不用记着这么麻烦的做法了??
对于这个问题,我个人的看法是,有方便那当然是按方便的法子来,但如果没有呢?
比如说,现在这个图形虽然用直线可以画出来一个趋势,但感觉直线画出来的结果并不好,相关系数R2才0.64,咱如果尝试下改成曲线呢?
1、首先作出x,y数据的散点图。2、选中数据点,右击鼠标,在弹出菜单选择添加趋势线这一选项。3、在新的弹出对话框中,根据数据点的分布趋势,尝试将曲线类型设为多项式,阶次为2,勾选显示公式的复选框。另外也可以设置。
还是先定义个线条的公式形式,比如这次尝试下Y=aX^2+bX+c,规划求解的过程跟上面类似,只要改几个地方就行
1) 改动一:系数区域增加个空系数c
2) 改动二:公式Y=aX+b那列改成新的公式
3) 改动三:规划求解里面的系数区域(可变单元格)
什么?你问残差那地儿要不要改?
不用的,不管是直线还是曲线,最小二乘法的最终要求都是残差平方和最小,所以残差那片儿都不用动,看下求解的结果:
相关系数R2可以用残差数据和真实数值直接计算:
当然,有兴趣的可以再对照下趋势线看看,计算结果稍稍的有点差异,不过差得不多
今天写的感觉跟之前的内容确实有点类似,但好像比以前整理得通顺点了呢~~
1、把实验数据输入excel中,两个变量的最好做成两个竖排。选中所有数据,注意不要把文字也选上了。2、在菜单栏中点“插入”,然后选择“散点图”下面的下拉菜单。3、平滑曲线:从菜单中选择自己需要的类型,一般选择既有。