Quadratischer Regressionsrechner
Parabeln der besten Anpassung Schritt für Schritt ermitteln
Der Rechner ermittelt die quadratische Ausgleichsfunktion (Best Fit) für den gegebenen Satz gepaarter Daten mithilfe der Methode der kleinsten Quadrate und zeigt die Schritte an.
Ähnliche Rechner: Rechner für lineare Regression, Rechner für kubische Regression
Ihre Eingabe
Bestimme die Ausgleichsparabel für $$$\left\{\left(1, 0\right), \left(4, 5\right), \left(6, 2\right), \left(7, 1\right), \left(3, -3\right)\right\}$$$.
Lösung
Die Anzahl der Beobachtungen beträgt $$$n = 5$$$.
Erstellen Sie die folgende Tabelle:
| $$$x$$$ | $$$y$$$ | $$$x y$$$ | $$$x^{2}$$$ | $$$x^{2} y$$$ | $$$x^{3}$$$ | $$$x^{4}$$$ | $$$y^{2}$$$ | |
| $$$1$$$ | $$$0$$$ | $$$0$$$ | $$$1$$$ | $$$0$$$ | $$$1$$$ | $$$1$$$ | $$$0$$$ | |
| $$$4$$$ | $$$5$$$ | $$$20$$$ | $$$16$$$ | $$$80$$$ | $$$64$$$ | $$$256$$$ | $$$25$$$ | |
| $$$6$$$ | $$$2$$$ | $$$12$$$ | $$$36$$$ | $$$72$$$ | $$$216$$$ | $$$1296$$$ | $$$4$$$ | |
| $$$7$$$ | $$$1$$$ | $$$7$$$ | $$$49$$$ | $$$49$$$ | $$$343$$$ | $$$2401$$$ | $$$1$$$ | |
| $$$3$$$ | $$$-3$$$ | $$$-9$$$ | $$$9$$$ | $$$-27$$$ | $$$27$$$ | $$$81$$$ | $$$9$$$ | |
| $$$\sum$$$ | $$$21$$$ | $$$5$$$ | $$$30$$$ | $$$111$$$ | $$$174$$$ | $$$651$$$ | $$$4035$$$ | $$$39$$$ |
$$$a = \frac{(n(\sum x^2y)-(\sum x^2)(\sum y))(n(\sum x^2)-(\sum x)^2)-(n(\sum xy)-(\sum x)(\sum y))(n(\sum x^3)-(\sum x^2)(\sum x)))}{(n(\sum x^4)-(\sum x^2)^2)(n(\sum x^2)-(\sum x)^2)-(n(\sum x^3)-(\sum x^2)(\sum x))^2} = \frac{\left(5 \cdot 174 - \left(111\right)\cdot \left(5\right)\right)\cdot \left(5 \cdot 111 - 21^{2}\right) - \left(5 \cdot 30 - \left(21\right)\cdot \left(5\right)\right)\cdot \left(5 \cdot 651 - \left(111\right)\cdot \left(21\right)\right)}{\left(5 \cdot 4035 - 111^{2}\right)\cdot \left(5 \cdot 111 - 21^{2}\right) - \left(5 \cdot 651 - \left(111\right)\cdot \left(21\right)\right)^{2}} = - \frac{3}{22}$$$
$$$b = \frac{(n(\sum xy)-(\sum x)(\sum y))(n(\sum x^4)-(\sum x^2)^2)-(n(\sum x^2y)-(\sum x^2)(\sum y))(n(\sum x^3)-(\sum x^2)(\sum x)))}{(n(\sum x^4)-(\sum x^2)^2)(n(\sum x^2)-(\sum x)^2)-(n(\sum x^3)-(\sum x^2)(\sum x))^2} = \frac{\left(5 \cdot 30 - \left(21\right)\cdot \left(5\right)\right)\cdot \left(5 \cdot 4035 - 111^{2}\right) - \left(5 \cdot 174 - \left(111\right)\cdot \left(5\right)\right)\cdot \left(5 \cdot 651 - \left(111\right)\cdot \left(21\right)\right)}{\left(5 \cdot 4035 - 111^{2}\right)\cdot \left(5 \cdot 111 - 21^{2}\right) - \left(5 \cdot 651 - \left(111\right)\cdot \left(21\right)\right)^{2}} = \frac{3}{2}$$$
$$$c = \frac{(\sum y)-b(\sum x)-a(\sum x^2)}{n} = \frac{5 - \left(\frac{3}{2}\right)\cdot \left(21\right) - \left(- \frac{3}{22}\right)\cdot \left(111\right)}{5} = - \frac{25}{11}$$$
Die Ausgleichsparabel lautet $$$y = a x^{2} + b x + c$$$.
Somit ist die am besten passende Parabel $$$y = - \frac{3 x^{2}}{22} + \frac{3 x}{2} - \frac{25}{11}$$$.
Antwort
Die Ausgleichsparabel lautet $$$y = - \frac{3 x^{2}}{22} + \frac{3 x}{2} - \frac{25}{11}\approx - 0.136363636363636 x^{2} + 1.5 x - 2.272727272727273.$$$A