使用Python进行切比雪夫级数最小二乘拟合


要对数据进行切比雪夫级数最小二乘拟合,可以使用Python Numpy中的`chebyshev.chebfit()`。该方法返回从低到高的切比雪夫系数。如果y是二维的,则y的第k列中的数据的系数位于第k列。参数x是M个样本(数据)点(x[i], y[i])的x坐标。

参数y是样本点的y坐标。通过传递包含每个数据列一个数据集的二维数组作为y,可以一次调用polyfit来独立拟合共享相同x坐标的多个样本点集。参数deg是拟合多项式的阶数。如果deg是一个整数,则拟合中将包含所有直到且包括deg阶的项。

参数rcond是拟合的相对条件数。相对于最大奇异值,小于rcond的奇异值将被忽略。默认值为len(x)*eps,其中eps是平台浮点类型的相对精度,在大多数情况下约为2e-16。参数full是确定返回值性质的开关。当为False(默认值)时,只返回系数;当为True时,还将返回来自奇异值分解的诊断信息。

参数w是权重。如果非None,则权重w[i]适用于x[i]处的未平方残差y[i] - y_hat[i]。理想情况下,权重的选择应使w[i]*y[i]的误差都具有相同的方差。当使用逆方差加权时,使用w[i] = 1/sigma(y[i])。默认值为None。

步骤

首先,导入所需的库:

import numpy as np
from numpy.polynomial import chebyshev as C

x坐标:

x = np.linspace(-1,1,51)

显示x坐标:

print("X Co-ordinate...\n",x)

y坐标:

y = x**3 - x + np.random.randn(len(x))
print("\nY Co-ordinate...\n",y)

要对数据进行切比雪夫级数最小二乘拟合,可以使用Python Numpy中的`chebyshev.chebfit()`。该方法返回从低到高的切比雪夫系数。如果y是二维的,则y的第k列中的数据的系数位于第k列:

c, stats = C.chebfit(x,y,3,full=True)
print("\nResult...\n",c)
print("\nResult...\n",stats)

示例

import numpy as np
from numpy.polynomial import chebyshev as C

# The x-coordinate
x = np.linspace(-1,1,51)

# Display the x-coordinate
print("X Co-ordinate...\n",x)

# The y-coordinate
y = x**3 - x + np.random.randn(len(x))
print("\nY Co-ordinate...\n",y)

# To get the least-squares fit of Chebyshev series to data, use the chebyshev.chebfit() in Python Numpy
c, stats = C.chebfit(x,y,3,full=True)

print("\nResult...\n",c)

print("\nResult...\n",stats)

输出

X Co-ordinate...
   [-1. -0.96 -0.92 -0.88 -0.84 -0.8 -0.76 -0.72 -0.68 -0.64 -0.6 -0.56
        -0.52 -0.48 -0.44 -0.4 -0.36 -0.32 -0.28 -0.24 -0.2 -0.16 -0.12 -0.08
        -0.04 0. 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 0.24 0.28 0.32 0.36 0.4
         0.44 0.48 0.52 0.56 0.6 0.64 0.68 0.72 0.76 0.8 0.84 0.88
         0.92 0.96 1. ]

   Y Co-ordinate...
   [   0.04578661 -0.41009751 -0.59839355 -0.86942574  1.19418042 -0.53671972
      -0.71247683  0.7118818  -0.09274183  1.46114141 -0.40189463 -0.84017206
      -1.00618725 -0.7191427  -0.48005631 -0.28661328  0.58161734  2.62382626
      -0.56256678  0.92925678  1.68074305  0.97381262  1.22568804  1.71884192
       1.03080843  0.55990935  0.29117168 -0.63718482  0.49396313 -0.32920431
       1.16682261  0.90746863 -1.0058597   0.54972961 -1.06040041 -0.11828954
      -0.51446299 -1.97932024 -0.91902371 -0.31859977 -1.16124938  0.31809796
       0.54940462 -1.11008331  1.04918751 -2.60742632 -1.07242746  0.54313779
      -0.3440979  -0.28234564  0.46429998]

Result...
   [-0.12730537 -0.08699379 -0.4211565 0.32959334]

Result...
   [array([43.34485511]), 4, array([1.20144978, 1.19227163, 0.76058422, 0.74600162]), 1.1324274851176597e-14]

更新于:2022年3月1日

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