用MATLAB作线性和非线性最小二乘法拟合
matlab最小二乘法求参数
matlab最小二乘法求参数一、引言最小二乘法是数学中常见的一个工具，它用于寻找最适合一组数据的函数参数。
在非线性回回归和多元线性回归中，最小二乘法是非常有用的一种工具。
MATLAB是一种流行的计算机解释型编程语言，广泛应用于科学、工程、财务等领域。
Matlab中有许多内置的函数，支持最小二乘法。
本文介绍如何在Matlab中使用最小二乘法函数lsqcurvefit或lsqnonlin求解函数参数。
二、最小二乘法最小二乘法是用于寻找数据点到拟合函数直线或曲线之间的最小平方距离的方法，通常用于回归分析中。
它是一种优化问题，可以通过优化算法来解决。
最小二乘法通常用于线性和非线性回归分析。
在线性回归中，拟合的函数是线性函数; 而在非线性回归中，拟合的函数也可以是任意函数。
在这种情况下，最小二乘法可以通过非线性优化方法来解决。
假设有N个数据点(x1,y1),(x2,y2),...(xn,yn)，我们想要找到一个函数f(x,θ)来逼近这些数据点，其中θ是函数的参数。
最小二乘法的目标是使f(x,θ)与y尽可能接近。
误差函数可以定义为:E(θ)=∑i=1^N[f(xi,θ)-yi]^2最小二乘法的目标是最小化误差函数θ*=argmin(E(θ))为了寻找θ，我们可以使用最小二乘法优化算法。
有两种方法可以解决这个问题：线性最小二乘法（LLS）和非线性最小二乘法（NLS）。
三、线性最小二乘法在线性最小二乘法中，函数f(x,θ)是线性的，可以表示为:f(x,θ)=θ1x1+θ2x2+...+θmxm 其中θ=(θ1,θ2,...,θm)是待定的函数参数。
在这种情况下，误差函数可以写成E(θ)=∑i=1^N(θ1x1i+θ2x2i+...+θmxmi-yi)^2我们可以将误差函数写成矩阵形式。
假设我们有一个m×N的矩阵X，它由输入数据点(x1i,x2i,..,xmi)构成，我们还有长度为N的y向量。
随着m的增加参数数量增加，此时，我们的优化问题变成了θ*=argmin||Xθ-y||^2此处||.||表示二范数，即向量各分量的平方和的平方根。
使用Matlab进行数据拟合的方法
使用Matlab进行数据拟合的方法概述：数据拟合是数据分析中常用的一种技术，它通过找到适合特定数据集的数学模型，在给定数据范围内预测未知变量的值。
在科学研究、工程分析和金融建模等领域，数据拟合起到了至关重要的作用。
而Matlab作为一种强大的数值计算工具，提供了丰富的函数和工具箱来实现各种数据拟合方法。
本文将介绍几种常见的使用Matlab进行数据拟合的方法。
一、线性回归线性回归是一种基本的数据拟合方法，它用于建立自变量和因变量之间的线性关系。
Matlab中可以使用`polyfit`函数来实现线性拟合。
具体步骤如下：1. 导入数据集。
首先需要将数据集导入到Matlab中，可以使用`importdata`函数读取数据文件。
2. 根据自变量和因变量拟合一条直线。
使用`polyfit`函数来进行线性拟合，返回的参数可以用于曲线预测。
3. 绘制拟合曲线。
使用`plot`函数绘制原始数据点和拟合曲线，比较其拟合效果。
二、多项式拟合多项式拟合是一种常见的非线性拟合方法，它通过拟合多项式函数来逼近原始数据集。
Matlab中使用`polyfit`函数同样可以实现多项式拟合。
具体步骤如下：1. 导入数据集。
同线性回归一样，首先需要将数据集导入到Matlab中。
2. 选择多项式次数。
根据数据集的特点和实际需求，选择适当的多项式次数。
3. 进行多项式拟合。
使用`polyfit`函数，并指定多项式次数，得到拟合参数。
4. 绘制拟合曲线。
使用`plot`函数绘制原始数据点和拟合曲线。
三、非线性拟合有时候，数据集并不能通过线性或多项式函数来准确拟合。
这时，需要使用非线性拟合方法，通过拟合非线性方程来逼近原始数据。
Matlab中提供了`lsqcurvefit`函数来实现非线性拟合。
具体步骤如下：1. 导入数据集。
同样，首先需要将数据集导入到Matlab中。
2. 定义非线性方程。
根据数据集的特点和实际需求，定义适当的非线性方程。
matlab拟合数组
matlab拟合数组
在MATLAB中，可以使用多种方法来拟合数组，这取决于数据的特性和拟合的需求。
以下是一些常用的拟合方法：
1. 多项式拟合，可以使用`polyfit`函数进行多项式拟合。
该函数可以拟合出一个多项式函数，使其最小二乘误差最小化。
2. 线性回归，使用`fitlm`函数进行线性回归拟合。
该函数可以拟合出一个线性模型，适用于线性关系较为明显的数据。
3. 非线性拟合，使用`fit`函数进行非线性拟合。
该函数可以拟合出各种非线性模型，例如指数、对数、幂函数等。
4. 样条拟合，可以使用`csaps`函数进行样条拟合。
样条拟合可以更好地拟合出数据中的曲线特征，尤其是在数据中存在较大的波动时效果更佳。
5. 自定义模型拟合，如果数据符合特定的模型，也可以使用`fit`函数结合自定义的模型进行拟合。
在进行拟合时，需要注意选择合适的拟合方法和模型，以及合理地评估拟合效果，避免过拟合或欠拟合的问题。
此外，还需要注意处理数据中的异常值和缺失值，以确保拟合结果的准确性和可靠性。
总之，MATLAB提供了丰富的拟合工具和函数，可以根据具体的数据特点和拟合需求选择合适的方法进行数组拟合。
希望这些信息能对你有所帮助。
matlab最小二乘法拟合直线
matlab最小二乘法拟合直线【导言】直线拟合是数据分析和数学建模中常用的方法之一，而最小二乘法则是在直线拟合中最常用的方法之一。
在本文中，将介绍使用Matlab进行最小二乘法拟合直线的步骤和原理，并就此主题进行深入的探讨。
【正文】一、最小二乘法简介最小二乘法是一种数学优化方法，它通过最小化误差的平方和来寻找函数与观测数据之间的最佳拟合。
在直线拟合中，最小二乘法的目标是找到一条直线，使得所有观测数据点到直线的距离之和最小。
1. 确定拟合的模型在直线拟合中，我们的模型可以表示为：Y = a*X + b，其中a和b为待求参数，X为自变量，Y为因变量。
2. 计算误差对于每一个观测数据点(x_i, y_i)，计算其到直线的垂直距离d_i，即误差。
误差可以表示为：d_i = y_i - (a*x_i + b)。
3. 求解最小二乘法问题最小二乘法的目标是最小化所有观测数据点到直线的距离之和，即最小化误差的平方和：min Σ(d_i^2) = min Σ(y_i - (a*x_i + b))^2。
通过求解该最小化问题，可以得到最佳拟合的直线斜率a和截距b的值。
二、Matlab实现最小二乘法拟合直线的步骤下面将介绍使用Matlab进行最小二乘法拟合直线的基本步骤。
1. 导入数据需要将实验数据导入Matlab。
可以使用matlab自带的readtable函数从文件中读取数据，也可以使用xlsread函数直接从Excel文件中读取数据。
2. 数据预处理在进行最小二乘法拟合直线之前，先对数据进行预处理。
一般情况下，可以对数据进行去除异常值、归一化等操作，以确保数据的准确性和可靠性。
3. 拟合直线使用Matlab的polyfit函数可以实现直线拟合。
polyfit函数可以拟合输入数据的曲线或平面，并返回拟合参数。
在拟合直线时，需要指定拟合的阶数，对于直线拟合，阶数为1。
4. 绘制拟合直线使用Matlab的plot函数可以将拟合的直线绘制出来，以便于观察拟合效果。
matlab 最小二乘拟合直线并输出直线方程
在Matlab中，最小二乘法是一种常见的数学拟合技术，可以用来拟合直线，曲线甚至更复杂的函数。
通过最小二乘法，可以找到最适合数据点的直线方程，从而能够更好地分析和预测数据之间的关系。
在本文中，我将详细介绍如何在Matlab中使用最小二乘法来拟合直线，并输出直线方程。
我们需要准备一组数据点。
假设我们有一组横坐标和纵坐标的数据点，分别用变量x和y表示。
接下来，我们可以使用Matlab中的polyfit函数来进行最小二乘拟合。
该函数的语法如下：```matlabp = polyfit(x, y, 1);```其中，x和y分别代表数据点的横坐标和纵坐标，而1代表要拟合的直线的次数，即一次函数。
执行该语句后，变量p将会存储拟合出的直线的系数，即直线方程y = ax + b中的a和b。
在接下来的内容中，我将详细讨论如何通过最小二乘法拟合直线，并输出直线方程。
具体而言，我们将从如何准备数据、使用polyfit函数进行拟合、得到直线方程以及如何应用和解释直线拟合结果等方面进行全面分析。
一、数据准备在使用最小二乘法拟合直线之前，首先要准备一组数据点。
这些数据点应该是具有一定规律性的，从而能够通过直线拟合来揭示数据之间的关系。
在这一部分，我将详细介绍如何准备数据，并重点关注数据的合理性和可靠性。
1.1 数据收集要拟合直线，首先需要收集一组数据点。
这些数据点可以来源于实验观测、实际测量或者模拟计算等方式。
在收集数据时，需要保证数据的准确性和完整性。
还需要考虑数据的分布范围和密度，以便更好地反映数据之间的关系。
1.2 数据预处理在拟合直线之前，通常需要对数据进行一定的预处理。
这可能包括去除异常值、处理缺失数据，甚至进行数据变换等操作。
在这一步中，我将介绍如何进行数据预处理，并强调预处理对最终拟合结果的影响。
二、最小二乘拟合当数据准备工作完成后，就可以使用polyfit函数进行最小二乘拟合了。
在这一部分，我将详细介绍polyfit函数的使用方法，并解释其背后的数学原理。
MATLAB实例：多元函数拟合（线性与非线性）
MATLAB实例：多元函数拟合（线性与⾮线性）MATLAB实例：多元函数拟合(线性与⾮线性)作者：凯鲁嘎吉 - 博客园更多请看：之前写过⼀篇博⽂，是。
现在⽤拟合多元函数，实现线性拟合与⾮线性拟合，其中⾮线性拟合要求⾃定义拟合函数。
下⾯给出三种拟合⽅式，第⼀种是多元线性拟合(回归)，第⼆三种是多元⾮线性拟合，实际中第⼆三种⽅法是⼀个意思，任选⼀种即可，推荐第⼆种拟合⽅法。
1. MATLAB程序fit_nonlinear_data.mfunction [beta, r]=fit_nonlinear_data(X, Y, choose)% Input: X ⾃变量数据(N, D)， Y 因变量(N, 1)，choose 1-regress, 2-nlinfit 3-lsqcurvefitif choose==1X1=[ones(length(X(:, 1)), 1), X];[beta, bint, r, rint, states]=regress(Y, X1)% 多元线性回归% y=beta(1)+beta(2)*x1+beta(3)*x2+beta(4)*x3+...% beta—系数估计% bint—系数估计的上下置信界% r—残差% rint—诊断异常值的区间% states—模型统计信息rcoplot(r, rint)saveas(gcf,sprintf('线性曲线拟合_残差图.jpg'),'bmp');elseif choose==2beta0=ones(7, 1);% 初始值的选取可能会导致结果具有较⼤的误差。
[beta, r, J]=nlinfit(X, Y, @myfun, beta0)% ⾮线性回归% beta—系数估计% r—残差% J—雅可⽐矩阵[Ypred,delta]=nlpredci(@myfun, X, beta, r, 'Jacobian', J)% ⾮线性回归预测置信区间% Ypred—预测响应% delta—置信区间半⾓plot(X(:, 1), Y, 'k.', X(:, 1), Ypred, 'r');saveas(gcf,sprintf('⾮线性曲线拟合_1.jpg'),'bmp');elseif choose==3beta0=ones(7, 1);% 初始值的选取可能会导致结果具有较⼤的误差。
关于采用matlab进行指定非线性方程拟合的问题
关于采用matlab进行指定非线性方程拟合的问题(1)※1。
优化工具箱的利用函数描述LSQLIN 有约束线性最小二乘优化LSQNONNEG 非负约束线性最小二乘优化问题当有约束问题存在的时候，应该采用上面的方法代替Polyfit与反斜线（\）。
具体例子请参阅优化工具箱文档中的相应利用这两个函数的例子。
d. 非线性曲线拟合利用MATLAB的内建函数函数名描述FMINBND 只解决单变量固定区域的最小值问题FMINSEARCH 多变量无约束非线性最小化问题（Nelder-Mead 方法）。
下面给出一个小例子展示一下如何利用FMINSEARCH1．首先生成数据>> t=0:.1:10;>> t=t(:);>> Data=40*exp(-.5*t)+rand(size(t)); % 将数据加上随机噪声2．写一个m文件，以曲线参数作为输入，以拟合误差作为输出function sse=myfit(params,Input,Actural_Output)A=params(1);lamda=params(2);Fitted_Curve=A.*exp(-lamda*Input);Error_Vector=Fitted_Curve-Actural_Output;%当曲线拟合的时候，一个典型的质量评价标准就是误差平方和sse=sum(Error_Vector.^2);%当然，也可以将sse写作：sse=Error_Vector(:)*Error_Vector(:);3．调用FMINSEARCH>> Strarting=rand(1,2);>> options=optimset('Display','iter');>> Estimates=fiminsearch(@myfit,Strarting,options,t,Data);>> plot(t,Data,'*');>> hold on>> plot(t,Estimates(1)*exp(-Estimates(2)*t),'r');Estimates将是一个包含了对原数据集进行估计的参数值的向量。
最小二乘法拟合matlab
最小二乘法拟合matlab
最小二乘法拟合MATLAB
最小二乘法是一种有效地估计未知参数值的统计学方法，它假定误差服从正态分布，然后进行极大似然估计。
下面我们就来介绍一下如何使用MATLAB来拟合最小二乘法。
1.第一步：绘制出要拟合的数据，这里我们绘制出了一个简单的抛物线数据：
x=[-3 -2 -1 0 1 2 3];
y=[6 3 1 0 -2 -4 -7];
plot(x,y);
2.第二步：根据你要拟合的函数，构建出你所要拟合的模型。
这里，我们想拟合一条抛物线：y=ax2+bx+c ;
3.第三步：定义拟合函数：
fun=@(x,xdata)x(1)*xdata.^2+x(2)*xdata+x(3);
4.第四步：调用最小二乘法函数：
[x,resnorm,residual,exitflag,output,lambda,jacobian]=lsqcur vefit(fun,[1 1 1],x,y);
现在你已经可以看到拟合函数的参数了：
x的值为[1.7, 0.3, -1.5]，
而拟合函数为： y=1.7x2+0.3x-1.5
因此，使用MATLAB调用最小二乘法可以很方便地拟合出任意复
杂的函数，并且可以得到准确的参数值。
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通过实验掌握拟合函数，非线性拟合函数对于三维曲面函数拟合有点困难。
1916 2.09 3.61 1.86
1917 1.96 4.10 1.93
1918 2.20 4.36 1.96
1919 2.12 4.77 1.95
1920 2.16 4.75 1.90
1921 2.08 4.54 1.58
1922 2.24 4.54 1.67
1923 2.56 4.58 1.82
1.分析问题
用lsqcorvefit作非线性最小二乘法拟合
2.问题求解
a=[1.04 1.06 1.16 1.22 1.27 1.37 1.44 1.53 1.57 2.05 2.51 2.63...
2.74 2.82 3.24 3.24 3.61 4.1 4.36 4.77 4.75 4.54 4.54 4.58...
用Q，K，L分别表示产值、资金、劳动力，要寻求的数量关系 。经过简化假设与分析，在经济学中，推导出一个著名的Cobb-Douglas生产函数：
（*）
式中 要由经济统计数据确定。现有美国马萨诸塞州1900—1926年上述三个经济指数的统计数据，如下表，试用数据拟合的方法，求出式（*）中的参数 。
表2
t Q K L
x=lsqcurvefit('fun3',x0,a,z)
m=linspace(0,2.7,27);
n=linspace(0,2.7,27);
[M,N]=meshgrid(m,n);
z=x(1)*(M.^x(2)).*(N.^x(3));
surf(M,N,z);
3.结果
4.结论及分析
经多次试验可知分析无误
2,用lsqcorvefit作非线性最小二乘法拟合x=lsqcurvefit(‘fun’,x0,xdatd,ydata)fun是一个事先建立的定义函数f(x,xdata)的M文件，自变量是x,xdata.x0迭代初值。Xdata,ydata已知数据点。
【实验环境】
MatlabR2010b
二、实验内容
2.问题求解
x1=1:10;
y=[2615 1943 1494 1087 765 538 484 290 226 204];
A=polyfit(x1,y,2);
z1=polyval(A,x1);
plot(x1,z1)
x=4.5;
z=polyval(A,x)
3.结果
z =955.7047
4.结论及分析
1924 2.34 4.58 1.60
1925 2.45 4.58 1.61
1926 2.58 4.54 1.64
提示：由于（*）式对参数α,β，a是非线性的，因此，可以有两种方式进行拟合，一是直接使用MATLAB软件中的曲线或曲面拟合命令。另一个是将非线性函数转化成线性函数的形式，使用线性函数拟合
z=[1.05 1.18 1.29 1.3 1.3 1.42 1.5 1.52 1.46 1.6 1.69 1.81...
1.93 1.95 2.01 2.00 2.09 1.96 2.2 2.12 2.16 2.08 2.24 2.56...
2.34 2.45 2.58];
x0=[0.1 0.1 0.2];
4.58 4.58 4.54;1.05 1.08 1.18 1.22 1.17 1.3 1.39 1.47 1.31...
1.43 1.58 1.59 1.66 1.68 1.65 1.62 1.86 1.93 1.96 1.95 1.9...
1.58 1.67 1.82 1.6 1.61 1.64];
t Q K L
1900 1.05 1.04 1.05
1901 1.18 1.06 1.08
1902 1.29 1.16 1.18
1903 1.30 1.22 1.22
1904 1.30 1.27 1.17
1905 1.42 1.37 1.30
1906 1.50 1.44 1.39
1907 1.52 1.53 1.47
新乡学院
数学与信息科学系实验报告
实验名称插值与拟合Ⅱ
所属课程数学软件与实验
实验类型综合型实验
专业信息与计算科学
班级2011级1班
学号
姓名李欢丽
指导教师朱耀生老师
一、实验概述
【实验目的】
学会用MATLAB作线性和非线性最小二乘法拟合.
【实验原理】
1.用polyfit作线性最小二乘法拟合:a=polyfit(x,y,m),a表示输出的拟合多现实的系数[a1,a2,…an]（数组）,x,y指输出同长度的数组x,y,m指拟合多项式的次数。
1．问题一
某年美国旧车价格的调查资料如下表，其中xi表示轿车的使用年数，yi表示相应的平均价格。试分析用什么形式的曲线来拟合上述的数据，并预测使用4.5年后轿车的平均价格大致为多少？表1Fra bibliotekxi1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
yi
2615
1943
1494
1087
765
538
484
290
226
204
1.分析问题
用polyfit作线性最小二乘法拟合
经多次试验可知分析无误
问题二增加生产、发展经济所依靠的主要因素有增加投资、增加劳动力以及技术革新等，在研究国民经济产值与这些因素的数量关系时，由于技术水平不像资金、劳动力那样容易定量化，作为初步的模型，可认为技术水平不变，只讨论产值和资金、劳动力之间的关系。在科学技术发展不快时，如资本主义经济发展的前期，这种模型是有意义的。
1908 1.46 1.57 1.31
1909 1.60 2.05 1.43
1910 1.69 2.51 1.58
1911 1.81 2.63 1.59
1912 1.93 2.74 1.66
1913 1.95 2.82 1.68
1914 2.01 3.24 1.65
1915 2.00 3.24 1.62