加权最小二乘法(Weighted Least Squares,WLS)是一种用于线性回归模型的优化方法,它给予不同的数据点不同的权重,以便更好地拟合模型并减少误差。
假设我们有一个线性回归模型 y = Xβ,其中 y 是目标变量,X 是特征矩阵,β 是要估计的参数。我们还有一个与 X 大小相同的权重矩阵 W。
加权最小二乘法的目标是最小化损失函数:J(β) = ∑w_i(y_i - x_iβ)^2,其中 i 是数据点的索引,w_i 是与第 i 个数据点相关的权重。
对 J(β) 求关于 β 的偏导数,并令其为 0,得到:
∂J(β)/∂β = 0 = 2∑w_iy_i - 2x_iβ
由于这是一个线性方程,我们可以将其表示为矩阵形式:
X^TWXβ = X^TWy
其中,X^T 是 X 的转置,W 是权重矩阵,y 是目标变量。
正则化最小二乘问题通过解这个方程,我们可以得到 β 的估计值:
β = (X^TWX)^(-1)X^TWy
这就是加权最小二乘法的推导。这种方法考虑了每个数据点的权重,因此可以更好地处理不同大小和分布的数据点。
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