數學問題求解

01 高手如雲,希望能在這裡找到解答

這是在工作上碰到的問題:

對於二元一次方程式而言,只要兩組方程式聯立即可求出唯一解(都在有解的前提假設下)
現在我有四組方程式:

a1X + b1Y = c1
a2X + b2Y = c2
a3X + b3Y = c3
a4X + b4Y = c4

如果兩兩聯立,可解出 X,Y,這樣就會有 6 組 X,Y 可以滿足聯立的兩條方程式,當然此時無法同時滿足另外兩條方程式。

我的需求是如何在四組的方程式中,決定最佳的 (X,Y),使得分別帶入四組方程式後,得到的 C 值對 c1,c2,c3,c4 有最小的誤差?

如蒙解惑,不勝感激,謝謝。

2017-01-12 7:53 發佈
文章關鍵字 數學問題
典型的 Least Square?
http://pansci.asia/archives/10552
http://kheresy.wordpress.com/
你沒清楚定義什麼叫誤差,我估且假設誤差為square error。

最簡單的方式:
a1X + b1Y = c1
a2X + b2Y = c2
a3X + b3Y = c3
a4X + b4Y = c4
將上面的方程式平方加起來

(a1X + b1Y)2 + (a2X + b2Y)2 + (a3X + b3Y)2 + (a4X + b4Y)2 = (c1)2 + (c2)2 + (c3)2 + (c4)2 = C
解二元二次式的最小值,使用method of Lagrange multipliers即可求得C的最小值,簡單的說就是去取X, Y的偏微分為零的部份。


先謝謝各位的回答


rgly wrote:
你沒清楚定義什麼叫誤差...


是的,我的敘述不夠嚴謹,其實我對所謂的誤差也沒清楚的定義 ..... 如果重新敘述如下

有四組方程式如下:

a1X + b1Y = c11
a2X + b2Y = c21
a3X + b3Y = c31
a4X + b4Y = c41

求 (X, Y) 解, 分別將 (X, Y) 代入上述方程式後,分別得到新的 c12, c22, c32, c42
使得 (c12-c11)^2 + (c22-c21)^2 + (c32-c31)^2 + (c42-c41)^2 為最小值


(a1X + b1Y)2 + (a2X + b2Y)2 + (a3X + b3Y)2 + (a4X + b4Y)2 = (c1)2 + (c2)2 + (c3)2 + (c4)2 = C


這裡我看不懂,是否為:
(a1X + b1Y)2 + (a2X + b2Y)2 + (a3X + b3Y)2 + (a4X + b4Y)2 - (c1)2 - (c2)2 - (c3)2 - (c4)2 = C

然後求 X, Y 使得 C 為最小值?

謝謝
我上一篇打的有點趕,有些錯誤。

a1X + b1Y = c11
a2X + b2Y = c21
a3X + b3Y = c31
a4X + b4Y = c41

改寫成

a1X + b1Y - c11 = 0
a2X + b2Y - c21 = 0
a3X + b3Y - c31 = 0
a4X + b4Y - c41 = 0

所以總誤差可寫成

(a1X + b1Y - c11)^2 +
(a2X + b2Y - c21)^2 +
(a3X + b3Y - c31)^2 +
(a4X + b4Y - c41)^2 = C

接下來只需要對該方程式展開並進行對X, Y的偏微分,找出X, Y在兩個偏微分都是零的點就可以了。
這篇數學求救文被丟到 "閒聊與趣味" ,真有趣 ...

您的敘述很清楚了,偏微分的部分,個人在研究 ...
今天用 excel 寫了 vba 把兩兩聯立共六組的解算一算,這樣一定有兩條誤差是零,但是另外兩條誤差就有點大了,實務上難以接受,接下來就用您的方法算算看了。

非常感謝您的解答,謝謝。
樓主想用這個構想解決"工作上碰到的問題",或許有件事需先釐清。

假如針對原來的方程組,找到了一組(X,Y),使依定義的"誤差"最小。

現在若將某一個方程式係數縮放,如把 2X+3Y=4 改為 4X+6Y=8,則與原方程組比較,雖然是"同義方程組",求出的"最佳(X,Y)"可能就不同了。

所以要考慮: 原方程組的係數,即諸(ai,bi),是否具某種意義,使其必須是固定的? 若不然,則在原架構下,恐怕難以探討"最佳解"--那就要考慮修改數學模型了。



cefepime wrote:
樓主想用這個構想解...(恕刪)


感謝回答,是的,各式的係數是固定,也有其物理意義。

其實這個問題,最基本還是所謂 "誤差" 的定義,後來用程式 (excel VBA),直接跑數值,分別給 (X,Y)一個初始範圍,兩個迴圈下去跑,每個結果判定 "誤差",然後逐步縮小範圍並提高 (X,Y) 的解析度,最後可以逼近出一組 (X,Y) 符合預定的 "誤差" 定義。當然不同的"誤差"定義,會得到不同的 (X,Y),最後就看如何取捨了。

謝謝各位的協助,感恩。

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