Um modelo de
mínimos quadrados
para a audição
humana
CIn - UFPE
Lucas Vicente Tenório
Rafael Farias Marinheiro
Tomás Arruda de Almeida
Método dos mínimos quadrados
β€’ O método tem como objetivo calcular a melhor função
considerando que a média do quadrado das distancias
entre os pontos e a função seja a menor possível.
A função
𝑛
𝑆 π‘Ž, 𝑏 =
𝑦𝑖 βˆ’ π‘Ž βˆ’ 𝑏π‘₯𝑖
2
𝑖=1
rege a curva que satisfaz os objetivos do método.
Sendo:
π‘₯𝑖 e 𝑦𝑖
coordenadas dos pontos iniciais.
π‘Že𝑏
coeficientes.
β€’ π‘Ž e 𝑏 definidos por:
π‘Ž = 𝑦 βˆ’ 𝑏π‘₯
𝑏=
𝑛
𝑖=1(π‘₯𝑖 βˆ’ π‘₯)(𝑦𝑖 βˆ’
𝑛
𝑖=1(π‘₯𝑖 βˆ’ π‘₯)²
𝑦)
Onde 𝑦 é a média amostral de 𝑦𝑖 e π‘₯ é a média amostral de π‘₯𝑖 .
Séries de Fourier
Combinações lineares
β€’ Seja g uma função real contínua em π‘Ž, 𝑏 . Suponha que exista
um conjunto de funções reais contínuas em π‘Ž, 𝑏 , chamado
de 𝛽
𝛽 = 𝑓1, 𝑓2, 𝑓3, …
tal que
𝑔 = π‘Ž1 𝑓1 + π‘Ž2 𝑓2 + π‘Ž3 𝑓3 + …
𝛽 existe? Como encontrar os coeficientes da
combinação linear?
Produto interno
β€’ Dadas duas funções 𝑓 e 𝑔 pertencentes ao espaços das
funções reais contínuas em [π‘Ž, 𝑏]. Podemos definir
𝑏
𝑓, 𝑔 =
𝑓 𝑑 𝑔 𝑑 𝑑𝑑
π‘Ž
onde 𝑓, 𝑔 é o produto interno de 𝑓 e 𝑔. Essa expressão satisfaz
todas as mesmas condições do produto interno com vetores em
ℝ𝑛 .
Projeções
β€’ Seja 𝛽 = 𝑣1 , 𝑣2 , 𝑣3 , … uma base ortogonal de um espaço 𝑉
munido de produto interno. Tome o vetor 𝑒 πœ– 𝑉. Podemos
escrever 𝑒 da seguinte forma:
𝑒 = π‘Ž1 𝑣1 + π‘Ž2 𝑣2 + π‘Ž3 𝑣3 + …
Fazendo o produto interno de 𝑒 com 𝑣𝑖 , obtemos:
𝑒, 𝑣𝑖
π‘Žπ‘– =
𝑣𝑖 , 𝑣𝑖
Projeções
β€’ Considerando que exista uma base ortogonal 𝛽 para o espaço
das funções reais contínuas em π‘Ž, 𝑏 , então podemos aplicar
o resultado que foi explicitado:
𝑔, 𝑓𝑖
π‘Žπ‘– =
𝑓𝑖 , 𝑓𝑖
π‘Žπ‘– =
𝑏
𝑓
π‘Ž 𝑖
𝑏
𝑓
π‘Ž 𝑖
𝑑 𝑔 𝑑 𝑑𝑑
𝑑 𝑓𝑖 𝑑 𝑑𝑑
Séries dos cossenos
β€’ O conjunto
1
πœ‹π‘‘
2πœ‹π‘‘
π‘›πœ‹π‘‘
2 , cos 𝐿 , cos 𝐿 , … , cos 𝐿 , …
é uma base ortogonal para o espaço das funções reais
contínuas em 0, 𝐿 .
∞
π‘›πœ‹π‘‘
𝑔 𝑑 : 0, 𝐿
ℝ
𝑔 𝑑 = π‘Ž0 +
π‘Žπ‘› cos
𝐿
𝑛=1
𝐿
π‘›πœ‹π‘‘
𝑔
𝑑
cos
𝑑𝑑
0
𝐿
π‘Žπ‘– =
𝐿
π‘›πœ‹π‘‘
cos²
𝑑𝑑
0
𝐿
Séries dos senos
β€’ O conjunto
πœ‹π‘‘
2πœ‹π‘‘
π‘›πœ‹π‘‘
sen , sen
, … , sen
,…
𝐿
𝐿
𝐿
é uma base ortogonal para o espaço das funções reais
contínuas em 0, 𝐿 .
∞
π‘›πœ‹π‘‘
𝑔 𝑑 : 0, 𝐿
ℝ
𝑔 𝑑 =
π‘Žπ‘› sen
𝐿
𝑛=1
𝐿
π‘›πœ‹π‘‘
𝑔
𝑑
sen
𝑑𝑑
0
𝐿
π‘Žπ‘– =
𝐿
π‘›πœ‹π‘‘
sen²
𝑑𝑑
0
𝐿
Séries de Fourier
β€’ O conjunto
1
πœ‹π‘‘
2πœ‹π‘‘
π‘›πœ‹π‘‘
πœ‹π‘‘
2πœ‹π‘‘
π‘›πœ‹π‘‘
2 , cos 𝐿 , cos 𝐿 , … , cos 𝐿 , … , sen 𝐿 , sen 𝐿 , … , sen 𝐿 , …
é uma base ortogonal para o espaço das funções reais contínuas em
βˆ’πΏ, 𝐿 .
∞
∞
π‘›πœ‹π‘‘
π‘›πœ‹π‘‘
𝑔 𝑑 : βˆ’πΏ, 𝐿
ℝ
𝑔 𝑑 = π‘Ž0 +
π‘Žπ‘› cos
+
𝑏𝑛 sen
𝐿
𝐿
𝑛=1
π‘Žπ‘– =
𝐿
π‘›πœ‹π‘‘
𝑔
𝑑
cos
𝑑𝑑
βˆ’πΏ
𝐿
𝐿
π‘›πœ‹π‘‘
cos²
𝑑𝑑
βˆ’πΏ
𝐿
𝑏𝑖 =
𝑛=1
𝐿
π‘›πœ‹π‘‘
𝑔
𝑑
sen
𝑑𝑑
βˆ’πΏ
𝐿
𝐿
π‘›πœ‹π‘‘
sen²
𝑑𝑑
βˆ’πΏ
𝐿
Exemplo
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