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最小二乗法

ある物理量 がある物理量 の関数で

と表されるとする.例えば の値を決めて の値を測定する作業を 回繰り返し,表のように 個の の対が得られたとする.

測定回数 ……
の値 ……
の値 ……

この の対を 座標上にプロットすると

となり,実験条件のバラツキや測定誤差などの要因で,プロットした点は直線上に乗らない.(本来なら の関係があるので,すべての点は直線上に乗るはずである.)

プロットした点と との 軸方向の値の差

となる. の値によって の値は変化する.すべての点で の値を小さくする の値が, の関係を表す最も確からしい値だと考えることができる. の値を決める方法として

の値を最小とする を用いる方法がある.この方法のことを最小二乗法という.

は最小となる の値

ただし

(参照:平均)

(参照:共分散)

(参照:分散)

■導出

偏導関数を用いた計算 ⇒ ここ

の最小となる の値を平方完成を利用して求める.

i = 1 n y i 2 = A とおくと

これより, が最小になるのは

の時である.よって

ここで

(参照:平均) ・・・・・・(1)

(参照:共分散) ・・・・・・(2)

(参照:分散) ・・・・・・(3)

とおくと

・・・・・・(4)

(1)より

(2),(3)より

(4)より

以上をまとめると

とき は最小となる.

 

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最終更新日 2025年2月8日