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【算法】一篇入门之-最小二乘法与QR分解

作者 : 老饼 发表日期 : 2022-06-28 01:03:16 更新日期 : 2024-10-06 22:21:27
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最小二乘法在理论上可以很好地解决最小二乘问题,但实际中会结合QR来进行实际计算

本文讲解什么是最小二乘法,什么是QR分解,以及在实际中如何利用QR分解来简化最小二乘法的计算

通过本文可以快速了解为什么需要用QR分解来简化最小二乘法的计算,以及具体的操作流程




   01. 用QR分解优化最小二乘法的计算量   



本节讲解如何使用QR分解来降低最小二乘法的计算量




      最小二乘法与QR分解      


最小二乘法为什么要结合QR分解 
 最小二乘法可以很好的解决最小二乘问题,但实际使用时往往会用QR分解来简化计算
 最小二乘问题的求解公式为:
  
从最小二乘法的公式可以看到,它需要计算的逆矩阵,这在计算上会较为复杂
更多时候,会使用QR分解来简化最小二乘法的求解公式,避开直接求的逆矩阵
  什么是QR分解  
 QR分解是指:对于的满秩矩阵A,可将其分解为列正交矩阵与三角矩阵的积
 
  QR分解如下所示:
 
 其中,Q是列正交矩阵,即列与列之间两两正交
R是非奇异的上三角矩阵           






      QR分解优化最小二乘法的计算过程      


QR分解优化最小二乘法的计算过程与原理如下:
 
对A进行QR分解,则有:
 
即可得到最小二乘法的求解公式为:
 
其中,由A进行QR分解得到
从中可以看到,它只需求R的逆矩阵,而R是一个上三角,计算逆矩阵较容易 
 因此,用计算机计算最小二乘解时,一般都将A进行QR分解,再按上述公式进行求解










 End 






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