Autor Tema: Aproximación Polinomial de mínimos cuadrados

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26 Julio, 2023, 01:45 pm
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esmeraldabrown

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Chicos ¿me pueden ayudar con este ejercicio? No logro entenderlo
 

Obtenga la aproximación polinomial de mínimos cuadrados de segundo y tercer grado en el intervalo\(  [-1,1 ] g(x) = ln(x+2) \) Adicionalmente calcule el error para cada una de las aproximaciones.
Grafique cada aproximación en una sola grafica tanto para la función \( f \) como para la función \( g \).

28 Agosto, 2023, 03:45 pm
Respuesta #1

esmeraldabrown

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Agradecería que alguien del foro me ayude en la realización de este ejercicio, llevo tiempo tratando de resolverlo pero no he encontrado una explicación parecida, me pueden orientar por favor?'

28 Agosto, 2023, 04:09 pm
Respuesta #2

ancape

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Chicos ¿me pueden ayudar con este ejercicio? No logro entenderlo
 

Obtenga la aproximación polinomial de mínimos cuadrados de segundo y tercer grado en el intervalo\(  [-1,1 ] g(x) = ln(x+2) \) Adicionalmente calcule el error para cada una de las aproximaciones.
Grafique cada aproximación en una sola grafica tanto para la función \( f \) como para la función \( g \).

Hola
Mira el siguiente enlace https://www.ehu.eus/~mepvaarf/ficheros/minimos_cuadrados.pdf es un pdf publicado por F.Vadillo que está bastante claro y fácil de seguir.
Saludos

29 Agosto, 2023, 09:41 pm
Respuesta #3

esmeraldabrown

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He estado tratando de resolver el ejercicio, no sé en qué estoy fallando, los resultados no me dan. Para el polinomio de grado dos he hecho lo siguiente:
\( P_2(x) = a_2x^2+a_1x+a_0 \)

Luego

\( a_0 \displaystyle\int_{-1}^{1}x^0dx + a_1\displaystyle\int_{-1}^{1}x^1dx + a_2 \int_{-1}^{1}x^2dx = \int_{-1}^{1} ln(x+2)dx \)

\( a_0 \displaystyle\int_{-1}^{1}x^1dx + a_1\displaystyle\int_{-1}^{1}x^2dx + a_2 \int_{-1}^{1}x^3dx = \int_{-1}^{1} xln(x+2)dx \)

\( a_0 \displaystyle\int_{-1}^{1}x^2dx + a_1\displaystyle\int_{-1}^{1}x^3dx + a_2 \int_{-1}^{1}x^4dx = \int_{-1}^{1} x^2ln(x+2)dx \)

Estos fueron los sistemas de ecuaciones que obtuve:

\( 2a_0+a_1+\frac{2}{3}a_2= (3ln3)-2) \)

\( a_0+ \frac{2}{3}a_1+a_2= (3ln(3)-2 \)

\( \frac{2}{3}a_0+a_1+\frac{2}{5}a_2= (3 ln(3)-2) \)


30 Agosto, 2023, 12:40 am
Respuesta #4

Masacroso

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Chicos ¿me pueden ayudar con este ejercicio? No logro entenderlo
 

Obtenga la aproximación polinomial de mínimos cuadrados de segundo y tercer grado en el intervalo\(  [-1,1 ] g(x) = ln(x+2) \) Adicionalmente calcule el error para cada una de las aproximaciones.
Grafique cada aproximación en una sola grafica tanto para la función \( f \) como para la función \( g \).

Es la primera vez que escucho que se puede aplicar mínimos cuadrados a una función, siempre lo he visto aplicado a una serie de datos dada. De hecho en la wikipedia no figura nada semejante:

https://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%ADnimos_cuadrados

¿Seguro que has copiado correctamente el texto del ejercicio?

30 Agosto, 2023, 02:58 am
Respuesta #5

esmeraldabrown

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Si estoy segura Masacroso. Me he guiado de este video:




El caso es que no me da el mismo resultado que en el Libro de Burden, el resultado da

\( 0,6947898+ 0.5281226x -0.1406141x^2 \) esto es lo que debería dar

No sé dónde puede estar el error

30 Agosto, 2023, 07:54 am
Respuesta #6

geómetracat

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No he comprobado que dé la solución del libro, pero me parece que lo que te está fallando es que te estás olvidando de multiplicar por \( x \) y por \( x^2 \) la función que integras en el lado derecho de la segunda y tercera ecuación normal (respectivamente) que has puesto en un mensaje anterior.
La ecuación más bonita de las matemáticas: \( d^2=0 \)

30 Agosto, 2023, 11:42 am
Respuesta #7

esmeraldabrown

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Chicos me sigue dando igual, no sé que hacer

30 Agosto, 2023, 11:47 am
Respuesta #8

Masacroso

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Si estoy segura Masacroso. Me he guiado de este video:




El caso es que no me da el mismo resultado que en el Libro de Burden, el resultado da

\( 0,6947898+ 0.5281226x -0.1406141x^2 \) esto es lo que debería dar

No sé dónde puede estar el error

Eso del vídeo está mal: esa aproximación a la que se refieren no se conoce como aproximación por mínimos cuadrados sino como proyección (o aproximación si se quiere) en un espacio de Hilbert, en este caso el espacio es \( L^2[-1,1] \) y la proyección se hace sobre un subespacio de polinomios. No tiene una cosa que ver con la otra, son cosas diferentes, aunque es cierto que, si tomamos puntos arbitrarios de la función dada, en el caso límite (es decir, cuando el número de puntos tiende a infinito) la aproximación por mínimos cuadrados converge a la aproximación correspondiente en \( L^2 \).

El método es el siguiente: a partir de una base ortonormal \( B \) del subespacio sobre el que se proyecta, la proyección ortogonal de \( f\in L^2[-1,1] \) viene dada por \( \sum_{e_k\in B}\langle  f, e_k\rangle e_k \), donde \( \langle \,\cdot\, ,\,\cdot\,  \rangle  \) es el producto interior en \( L^2[-1,1] \), que suele ser de la forma \( \langle f,g \rangle:= C \int_{[-1,1]}f\cdot \bar g \,d \lambda  \) para alguna constante \( C>0 \), que suele ser o bien \( 1 \) o bien la longitud o medida del conjunto sobre el que se integra (ahí \( d\lambda  \) es la medida de Lebesgue, que para funciones continuas equivale lo anterior a una integral de Riemann).

La dificultad aquí es hallar una base ortonormal del subespacio sobre el cual se quiere hacer la proyección. Por ejemplo si queremos proyectar sobre el espacio de polinomios de grado igual o menor a tres, llamémoslo \( P_3[x] \), entonces una base de tal subespacio viene dada por \( B:=\{1,x,x^2,x^3\} \), quedaría por tanto ortonormalizar tal base utilizando el procedimiento de Gram-Schmidt y luego aplicar lo dicho anteriormente.

30 Agosto, 2023, 12:24 pm
Respuesta #9

geómetracat

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Al margen de lo que comenta Masacroso, lo puedes hacer igualmente como lo estabas haciendo con las ecuaciones normales, que igual que en el caso discreto, salen de igualar a \( 0 \) las derivadas parciales de \[ ||g - (a_0+a_1x+a_2x^2)||_2^2 = \int_{-1}^1 (f(x)-(a_0+a_1x+a_2x^2))^2 dx \] respecto a \( a_0, a_1, a_2 \).

He hecho los cálculos y lo que pasa es, aparte de lo que te decía en mi anterior mensaje que te faltan las potencias de \( x \) en las integrales del lado derecho, que tienes mal calculadas las integrales de potencias impares de \( x \). Fíjate que si \( n \) es impar, necesariamente \( \int_{-1}^1 x^n dx = 0 \).
Si lo haces todo bien lo que te queda es el siguiente sistema:

\( 2a_0+\frac{2}{3}a_2= 3\ln(3)-2 \)

\(  \frac{2}{3}a_1= 2-\frac{3\ln(3)}{2} \)

\( \frac{2}{3}a_0+a_1+\frac{2}{5}a_2= 3 \ln(3)-\frac{26}{9} \)

Si resuelves, te queda la solución del libro.
La ecuación más bonita de las matemáticas: \( d^2=0 \)