Autor Tema: Aproximación de un sistema incompatible

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17 Febrero, 2019, 08:24 pm
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Facufacufacufacu

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Hola a todos. Tengo una duda sobre los métodos para realizar una aproximación cuando un sistema es incompatible o inconsistente. Yo siempre lo resolvía por el método de mínimos cuadrados pero me encontré con este ejercicio, el cual hay que decir si es verdadero o falso:

- Dadas las matrices A de 3x4, B de 3x1 y el sistema Ax=B incompatible, entonces la mejor aproximación puede hallarse a través de la pseudoinversa.

Leí algunos libros y vi videos en yt y cuando resuelven por pseudoinversa es lo mismo que yo hago en mínimos cuadrados, ¿Es el mismo método con diferente nombre? Y si no es así, ¿Cuando se puede utilizar cada método?

Muchas gracias!

18 Febrero, 2019, 12:56 am
Respuesta #1

Abdulai

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.... Yo siempre lo resolvía por el método de mínimos cuadrados pero me encontré con este ejercicio, el cual hay que decir si es verdadero o falso:

- Dadas las matrices A de 3x4, B de 3x1 y el sistema Ax=B incompatible, entonces la mejor aproximación puede hallarse a través de la pseudoinversa.

Tu sistema es  \( A\,X=B \)

Multiplicando ambos miembros por la traspuesta: \( A^tA\,X=A^t\,B \)

Si analizas  \( P=A^tA \)  y  \( Q=A^t\,B \)  te vas a encontrar con que son las mismas matrices que te habrían quedado plantenado mínimos cuadrados  \( M\,X=Q \)

La solución es  \( X = P^{-1}\,Q= \underbrace{(A^tA)^{-1}A^t}_{A^+}\,B \)   

\( A^+=(A^tA)^{-1}A^t \)  es precisamente la pseudoinversa.

Citar
Leí algunos libros y vi videos en yt y cuando resuelven por pseudoinversa es lo mismo que yo hago en mínimos cuadrados, ¿Es el mismo método con diferente nombre? Y si no es así, ¿Cuando se puede utilizar cada método?

Si se trata de una regresión lineal a mano o se busca eficiencia computacional es mejor la forma tradicional armando las matrices  \( P=A^tA \)  ,  \( Q=A^t\,B \)  y luego resolver por Gauss el sistema  \( P \,X=Q \)  por la simple razón que resolver el sistema por Gauss es menos trabajo que calcular la inversa y luego multiplicarla por otra matriz.

Pero si vamos a usar software es mas económico escribir la pseudoinversa.  Por ejemplo en Matlab la solución de tu sistema se escribe directamente \( X=A \text{ \ } B \)   (la barra invertida significa que usará la inversa de \( A \) si es cuadrada y la pseudoinversa si no)

18 Febrero, 2019, 04:50 am
Respuesta #2

Facufacufacufacu

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Pero entonces seria casi lo mismo, aunque la pseudoinversa es un poco mas complicada en cálculos. Entonces la oración en cuestión seria verdadera? O hay otros métodos para una mejor aproximación?

18 Febrero, 2019, 08:17 am
Respuesta #3

Luis Fuentes

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Hola

Pero entonces seria casi lo mismo, aunque la pseudoinversa es un poco mas complicada en cálculos. Entonces la oración en cuestión seria verdadera? O hay otros métodos para una mejor aproximación?

La frase es verdadera, porque como dice Abdulai la mejor aproximación puede calcularse con la pseudoinversa.

Saludos.

P.D. En realidad si uno se pone quisquilloso la frase puede prestarse a confusión; en primer lugar hay que presuponer que "mejor aproximaxión" se refiere a la que minimiza el error cuadrático; en segundo lugar el "puede calcularse a través" podría tener una interpretación difusa; en realidad uno podría meter con calzador la pseudoinversa en cualquier cálculo que involucre matrices.

Pero en fin, entendiendo la frase de la manera más razonable e intentando captar su "espíritu" sin duda es verdadera.