【问题标题】:Generalized least square on large dataset大型数据集上的广义最小二乘
【发布时间】:2012-03-25 14:50:05
【问题描述】:

我想对未独立采样的数据进行线性拟合。我遇到了广义最小二乘法:

b=(X'*V^(-1)*X)^(-1)*X'*V^(-1)*Y

方程为Matlab格式; XY 是数据点的坐标,V 是“方差矩阵”。

问题在于,由于它的大小(1000 行和列),V 矩阵变得奇异,因此不可逆。有关如何解决此问题的任何建议?也许使用解决 GLS 以外的广义线性回归问题的方法?我可用并且(稍微)熟悉的工具是 Numpy/Scipy、R 和 Matlab。

【问题讨论】:

    标签: python matlab linear-regression large-data


    【解决方案1】:

    代替:

    b=(X'*V^(-1)*X)^(-1)*X'*V^(-1)*Y
    

    使用

    b= (X'/V *X)\X'/V*Y
    

    也就是说,将X*(Y^-1) 的所有实例替换为X/Y。 Matlab 将跳过计算逆(困难且容易出错)并直接计算除法。


    编辑:即使使用最好的矩阵操作,某些操作也是不可能的(例如导致您描述的错误)。

    可能与您的问题相关的一个示例是,如果尝试在多个测量值完美、100% 相关的约束下解决最小二乘问题。除了在极少数情况下,这在数学或物理上都无法实现。您需要在测量中具有一定的独立性,以解决测量噪声或建模错误。例如,如果您有两个测量值,每个测量值的方差为 1,并且完全相关,那么您的 V 矩阵将如下所示:

    V = [1   1; ...
         1   1];
    

    而且你永远无法适应数据。 (这通常意味着您需要重新制定基函数,但这是一篇较长的文章。)

    但是,如果您调整测量方差以允许测量之间存在少量独立性,那么它可以正常工作。例如,95% 的相关测量看起来像这样

    V = [1      0.95; ...
         0.95   1  ];
    

    【讨论】:

    • 它也崩溃了,不幸的是:“警告:矩阵对于工作精度来说是奇异的。警告:矩阵是奇异的,接近奇异或缩放不良。结果可能不准确。RCOND = NaN。警告:矩阵是单数到工作精度。”
    【解决方案2】:

    您可以使用奇异值分解作为求解器。它会尽力做到最好。

    我通常以另一种方式考虑最小二乘。你可以在这里阅读我的想法:

    http://www.scribd.com/doc/21983425/Least-Squares-Fit

    看看这是否更适合你。

    我不明白 size 是什么问题。如果你有 N 个(x, y) 对,你仍然只需要求解 M 阶多项式中的 (M+1) 个系数:

    y = a0 + a1*x + a2*x^2 + ... + am*x^m
    

    【讨论】:

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