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标题: 数学建模--数据拟合 [打印本页]

作者: 杨利霞    时间: 2020-3-17 16:13
标题: 数学建模--数据拟合
数学建模--数据拟合
9 D" h( e7 Q' l/ {4 r% R$ K% y9 O& B% }
数学建模中经常会给出数据,然后进行拟合,matlab有cftool数据拟合工具箱,但是我还是习惯于使用拟合函数。 & s" m6 o; C" Z! D0 X2 W/ m
1.多项式拟合
8 }8 c- y5 T1 x拟合函数:
4 A5 T" u) }  bP = polyfit(X,Y,N)& {6 X9 J: D  b
[P,S] = polyfit(X,Y,N)
- _# {  d! z4 o! {2 z8 l[P,S,MU] = polyfit(X,Y,N)5 I2 R' H" ~  C5 k. D; K
%参数解释& O6 u+ Z! s1 h% {  b% @) @
%X自变量数据序列
! c' C" S; d) U; W7 V2 `' L%Y因变量数据序列
% y! c4 M+ C7 ^: r%N序号拟合的多项式次数( Z+ @3 v  g$ Q' z* ^$ S! \
3 U) g( i0 e: `0 X6 b/ d
%P多项式的系数向量2 R! e2 o  H3 F( }4 ?5 G, e
%f(x)=P(1)*X^N + P(2)*X^(N-1) +...+ P(N)*X + P(N+1): p- c( I% B: B' ?+ V
%S是一个结构体,我们主要关注S.normr,是残差
) y. p, _: L# g4 {1 v: q%MU(1)=mean(X)均值 MU(2)=std(X)标准差! K3 ]& L) ~2 X0 E+ i

8 |  [9 d. Y5 `* j6 B& J( l例子5 _" D" q: E* I
X=0:0.01:10& u, W! L1 m; m) w- _: y$ F1 q
Y=2*X.^2+1
  }' R3 l- u2 TN=2: ^/ P" f  V8 x" J, \- _4 d* E+ Q6 ~1 r4 U
[P,S] = polyfit(X,Y,N)9 ~4 g4 j4 _) s& @6 S
. J: D6 T1 V/ j* @9 s+ W. y
>>7 o3 J  D+ Y* I+ B; ]5 o. H% ]
P =* Q% o3 D- I6 C: r% M, ?6 Y
) [: E% H7 j8 t- r9 Q0 t& i* r' M
    2.0000   -0.0000    1.0000
) N% Q- r* M+ H, t4 C3 D
2 M; l6 n" M/ ?+ v/ i) \7 c$ [' @  {
S = ; _  p  }3 X2 P& B: B) E& S

( H+ e" b. m! C, s' T        R: [3x3 double]
$ Y: P' E6 H. V  ~8 C5 C       df: 998
8 Q4 G: b. J- r    normr: 2.8477e-012
3 J8 [- b' i% i! k- W" u! z
" M" H5 [' K, X( p一般多项式拟合还会用到polyval函数,该函数是根据上面拟合出来的多项式模型进行求值# K! P; P) Z  U, P- n
) Y1 d6 Z9 q' Q+ N4 `- S6 N
Y = POLYVAL(P,X)/ `  ^' I4 O9 x) \$ k8 [8 X! F1 _
%P是polyfit返回的多项式系数
. g  w) }! S* w* O%X输入值
+ z4 l) b3 @2 _( Q, l) \& t%Y是预测值2 E% W. O7 K$ l, v

$ ?' [$ t9 b2 ?7 ^7 ?2.自定义函数拟合 0 c5 e% i# T* t9 n6 G& {1 c8 J
除了上面的多项式拟合,matlab还支持自定义函数拟合,根据给出的函数求系数。lsqcurvefit函数利用最小二乘法求系数:
6 g( `: ^: J. d: ?. AX=[3; 1; 4];
' S8 Z4 p# ]+ x. d9 g5 z: q4 IY=6*exp(-1.5*xdata)+3; 7 @6 x3 j3 N2 G
a = lsqcurvefit(@(a,X)a(1)*exp(-1.5*X)-a(2),[0;-1.5],X,Y)' y% U: U6 L% ~- w
>>  @, t! @, j' `% `) F) b! v
  a=
. K8 _9 n2 e! F; F" M, k   6 -34 @1 j2 `  e: s! |( x
%a是拟合函数的系数
, N: e9 n/ r" }8 h) K% l# x  N7 w  H* t5 l& J- [
lsqcurvefit还有其他形式# u2 W# Y6 e9 y8 B! v( J, }
[X,RESNORM,RESIDUAL,EXITFLAG]=lsqcurvefit(FUN,X0,XDATA,YDATA,...)
+ z1 z; f/ o/ A5 Z$ l%X0是初始解向量/ v% K5 u0 t7 h" f& n7 G. ?8 u
%resnorm=sum ((fun(x,xdata)-ydata).^2),即在x处残差的平方和;: O# t/ w" N2 T+ m! }
%residual=fun(x,xdata)-ydata,即在x处的残差;
% _, O+ u  c. c, y0 X$ ?! ^! t' \%exitflag为终止迭代的条件;
6 x+ @5 [- T' g0 k5 `%output为输出的优化信息;
9 n; P. y+ w% N, ~+ [%lambda为解x处的Lagrange乘子;3 P8 S( W& ?/ P# H: d) x$ Z6 g" X
%jacobian为解x处拟合函数fun的jacobian矩阵。
5 D/ \7 g: H8 W% Z) {; [3 b9 i8 Z7 n% h: B' I1 g

) w9 [1 F4 l2 W' P
作者: 柠檬草lll    时间: 2020-4-19 10:05
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