Peatüki algus: Pseudo-pöördmaatriks
Eelmine: Pseudo-pöördmaatriks
Järgmine: Pseudo-pöördmaatriks ja optimaalne lahend


Vähimruutude meetod

Vaatleme lineaarse võrrandisüsteemi


 equation13
lahendamist vähimruutude meetodil, juhul, kui ei ole täidetud Kronecker-Capelli teoreemi tingimus, st süsteem ei ole lahenduv tavalises mõttes.

Näide 4.1.1. Olgu süsteemiks
displaymath221
kus tex2html_wrap_inline231 ja rank(A)=2. Olgu tex2html_wrap_inline235 vektori tex2html_wrap_inline237 ristprojektsioon ruumile tex2html_wrap_inline239 Kuna vektor rank(A)=2, siis süsteem tex2html_wrap_inline243 on üheselt lahenduv. Arvestades, et tex2html_wrap_inline245 saame, et tex2html_wrap_inline247 ja tex2html_wrap_inline249 ehk
 equation62
Süsteemi (2) maatriks ATA on regulaarne, sest rank(A)=2. Järelikult on süsteem (2) esitatud tingimustel üheselt lahenduv ja
 equation72
Hälbe tex2html_wrap_inline255 normi ruudu
displaymath222
minimiseerimisel ( tex2html_wrap_inline257) jõuame sama süsteemini (2) ja järelikult ka valemiga (3) määratava lahendini tex2html_wrap_inline259, võrrandi (1) lahendini vähimruutude mõttes.

Näites 4.1.1 esitatud mõttekäik on realiseeritav ka üldisemal juhul.

Definitsioon 4.1.1. Kui tex2html_wrap_inline261 siis süsteemi (2) nimetatakse süsteemi (1) normaalvõrrandite süsteemiks.

Lause 4.1.1. Kui tex2html_wrap_inline261 tex2html_wrap_inline265 ja tex2html_wrap_inline267 siis süsteemi (1) normaalvõrrandite süsteem (2) on üheselt lahenduv ja süsteemi (1) lahend vähimruutude mõttes tex2html_wrap_inline259 avaldub kujul (3).

Näide 4.1.2.* Lahendame vähimruutude mõttes võrrandisüsteemi
displaymath105
Moodustame normaalvõrrandite süsteemi tex2html_wrap_inline119
displaymath106
Seega
displaymath107

Kui tex2html_wrap_inline271 ja tex2html_wrap_inline273 ja rank(A)<n , siis normaalvõrrandite süsteemil (2) on lõpmata palju lahendeid, mis kõik avalduvad kujul
displaymath223
kusjuures tex2html_wrap_inline279 tex2html_wrap_inline281 ja tex2html_wrap_inline283 Nende lahendite tex2html_wrap_inline259 hulgast otsime vähima normiga, nn optimaalset lahendit tex2html_wrap_inline287 Vektorite tex2html_wrap_inline279 ja tex2html_wrap_inline291 ortogonaalsusest järeldub, et
displaymath224
Kuna tingimusest tex2html_wrap_inline291 tex2html_wrap_inline295 järeldub, et tex2html_wrap_inline297 siis
displaymath225
ja tex2html_wrap_inline279 tex2html_wrap_inline281 on võrrandi tex2html_wrap_inline303 optimaalseks lahendiks tex2html_wrap_inline305. Seega, tex2html_wrap_inline307
tex2html_wrap_inline309