31 may 2015

Mínimos Cuadrados

Es una técnica de Análisis Numérico en la que, dados un conjunto de pares (o ternas, etc), se intenta encontrar la función que mejor se aproxime a los datos (un “mejor ajuste”).

Existen numerosas leyes físicas en las que se sabe de antemano que dos magnitudes x e y se relacionan a través de una ecuación lineal  
y  = ax + b
Donde las constantes b (ordenada en el origen) y a (pendiente) dependen del tipo de sistema que se estudia y, a menudo, son los parámetros que se pretende encontrar.

AJUSTE : supone que los datos ingresados están afectados en cierto grado de errores debido al modelado, por lo que, no resulta indispensable que la CURVA DE AJUSTE correspondiente, pase exactamente por los puntos que representan los datos, sino que, en promedio la aproximación sea óptima de acuerdo a un cierto y determinado criterio, denominado CRITERIO DE AJUSTE. • El iniciador de estos procedimientos fue Gauss, quien desarrollo el tan conocido método de los mínimos cuadrados.








Cuadro Comparativo

Ventajas
Desventajas

Es objetivo, sólo depende de los resultados experimentales
Sólo sirve para ajustar modelos lineales
Proporciona intervalos pequeños de error
Requiere tener, al menos, diez mediciones bajo las mismas circunstancias experimentales
Proporciona una estimación probabilística de la ecuación que representa a unos datos experimentales
Tales resultados deben estar descritos por una distribución de probabilidad conocida. La más común es la distribución normal o gaussiana.
Es reproducible, proporciona la misma ecuación, no importa quién realice el análisis.
Se requiere de algún equipo de cálculo, de lo contrario, es muy engorroso.



Ejemplos:
1.- Resuelva el siguiente problema de mínimos cuadrados

Solución: Basta resolver las ecuaciones normales AT Ax = AT b multiplicando por AT por la izquierda ambos lados del sistema:

Quedando las ecuaciones normales

Formando la matriz aumentada y reduciendo:
La solución del sistema normal es la solución por mínimos cuadrados:
2.- Determina la recta de mínimos cuadrados para el porcentaje de calificaciones por encima del 80 que ha reunido el profesor de álgebra lineal
Meta: Encontrar un modelo que minimice el error total