MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第2章 その46【二乗和誤差①】

MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第2章 その46【二乗和誤差①】 数値計算
MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第2章 その46【二乗和誤差①】

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はじめに

正規方程式を導出するまでの説明。
今回から、二乗和誤差の話になる。

登場人物

博識フクロウのフクさん

指差しフクロウ

イラストACにて公開の「kino_k」さんのイラストを使用しています。
https://www.ac-illust.com/main/profile.php?id=iKciwKA9&area=1

エンジニア歴8年の太郎くん

技術者太郎

イラストACにて公開の「しのみ」さんのイラストを使用しています。
https://www.ac-illust.com/main/profile.php?id=uCKphAW2&area=1

ロードマップ【再掲】

フクさん
フクさん

今回は、二乗和誤差の話になる。
ロードマップで、位置づけを確認しておこう。

正規方程式に至る道、二次形式、対称行列、二次形式の微分、グラム行列、二乗和誤差、正規方程式

二乗和誤差

太郎くん
太郎くん

二乗和誤差ってなんか聞き覚えがあるんだよなー?

フクさん
フクさん

以前やった、最小二乗法の誤差関数だな。
ここらへんでやってる。

太郎くん
太郎くん

そっか。
正しいを思われる線との誤差を2乗にしたものを誤差関数として、この誤差関数を可能な限り小さくしたものが求めたい線。
って理屈だね。

フクさん
フクさん

そうそう。
で、今回やるのも理屈の上では全く一緒だ。

最小二乗法 誤差が最小、誤差が最小
フクさん
フクさん

ちなみに一次関数の時の誤差関数こと二乗和誤差を再掲しておこう。

\(
\begin{eqnarray}
L(a,b)&=&\displaystyle\sum_{i=0}^n\{y_i -(ax_i +b)\}^2 \\
&=&\displaystyle a^2\sum x_i^2+nb^2+\sum y_i^2-2a\sum x_i y_i -2b\sum y_i +2ab\sum x_i
\end{eqnarray}
\)

太郎くん
太郎くん

確かにこんな感じだったね。

最小二乗法との差異

太郎くん
太郎くん

いっしょだったらもう別にやらなくてもOKだね。

フクさん
フクさん

理屈上一緒ってだけで同一とは言ってない。

太郎くん
太郎くん

え゛

フクさん
フクさん

まぁ、より一般化したものと言う感じだな。

太郎くん
太郎くん

一般化?
つまり簡単になったってこと?

フクさん
フクさん

数学の世界における一般化は、抽象度を引き上げて適用できる範囲を広げるって意味になるから、大体難しい方になるな。

太郎くん
太郎くん

だったらなんで一般化って、まるで簡単になるような言い回しをするんだ!?

フクさん
フクさん

いや、そういう言い方するってだけだから・・・。

フクさん
フクさん

今回の
どっちにしても、以前の最小二乗法の時の誤差関数は、
1変量1次関数を想定したものだった。
これを多変量にするのが、今回に於ける一般化だ。

太郎くん
太郎くん

いや、多変量と言われても・・・。

フクさん
フクさん

まぁそこは次回説明しよう。

太郎くん
太郎くん

嫌な予感しかしない・・・。

まとめ

フクさん
フクさん

まとめだよ。

  • 二乗和誤差に関しては、以前の最小二乗法の誤差関数で扱ってはいる。
    • 「正しいを思われる線との誤差を2乗にしたもの」という意味自体は変わらない。
  • しかし、今回はこれを多変量として一般化しようという話になる。

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