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在没有内置函数的情况下,如何在 Python 中拟合指数和对数曲线?

Mary-Kate Olsen
Mary-Kate Olsen原创
2024-10-31 05:59:30561浏览

How Can You Fit Exponential and Logarithmic Curves in Python Without Built-in Functions?

曲线拟合:Python 中的多项式之外

分析数据时,通常需要确定描述变量之间关系的最佳数学表达式。虽然多项式拟合是常见的选择,但指数和对数曲线也可以提供有价值的见解。

在没有现有函数的情况下执行指数和对数拟合

尽管没有专用函数对于 Python 标准库中的指数和对数拟合,有多种方法可以使用转换来完成此任务。

对数曲线拟合 (y = A B log x)

拟合对数曲线,只需绘制 y 与 (log x) 的关系即可。线性回归得到的系数将给出对数方程的参数 (y ≈ A B log x)。

指数曲线拟合 (y = Ae^Bx)

拟合指数曲线稍微复杂一些。取方程两边的对数 (log y = log A Bx) 并绘制 (log y) 对 x 的图。由此产生的线性回归系数提供指数方程的参数 (y ≈ Ae^Bx)。

加权最小二乘偏差注意事项:

拟合指数曲线时,重要的是要考虑到 polyfit 的默认加权最小二乘法可能会使结果偏向较小的 y 值。为了缓解这种情况,请使用 w 关键字参数指定与 y 成比例的权重。

使用 Scipy 的 Curve_Fit 实现灵活性

Scipy 的 curve_fit 函数提供了一种更通用的曲线拟合方法,允许您指定任何模型而不需要转换。

使用 Scipy 进行对数曲线拟合:

Curve_fit 返回与对数曲线模型的转换方法相同的结果。

使用 Scipy 进行指数曲线拟合:

对于指数曲线拟合,curve_fit 通过直接计算 Δ(log y) 提供更准确的拟合。然而,它需要初步猜测才能达到所需的局部最小值。

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