Метод наименьших квадратов (least squares)
Пусть имеется набор значений , каждое из которых соответствует некоторому моменту времени . Требуется найти зависимость , которая наилучшим образом описывала бы поведение таких дискретных данных.
Метод наименьших квадратов утверждает, что в некотором классе функций таким “наилучшим” описанием является функция (кривая), сумма квадратов отклонений которой от заданных (известных, скажем, в результате проведения эксперимента) точек является минимальной. Т.е.
Более того, доказывается, что такая кривая является единственной в рассматриваемом классе. Поэтому говоря об этом методе, мы должны указывать в каком классе ищется решение. В принципе, одни и те же данные мы можем описать разными функциями с помощью одного и того же метода.
Здесь мы будем искать решение в классе линейных функций (прямая): . Тогда условие (1) можно записать в следующем виде
Необходимым условием существования минимума является равенство нулю двух частных производных по и соответственно:
В обозначениях
и замечая, что
систему двух уравнений можно переписать в виде
Решая эту систему двух линейных уравнений относительно и , получим