서울과학기술대 2020학년도 수시 오전 자연계열 2번 · mathesis.kr/archive/seoultech/2020su_am/jayeon_2
[2.1] 점 (xi,yi)를 Ai라 하고, 점 Ai로부터 직선 y=tx에 내린 수선의 발을 Bi라 하자. OBi는 u와 평행하므로 OAi와 u가 이루는 각을 θ라 하면, OBi의 크기는OBi=OAicosθ=OAi∣u∣cosθ=vi⋅u이다(참고로 t>0이고, 점 Ai는 제1사분면에 있기 때문에 θ<2π이다). 피타고라스의 정리에 의해di2=AiBi2=OAi2−OBi2=vi⋅vi−(vi⋅u)2이므로E(t)=i=1∑n{vi⋅vi−(vi⋅u)2}이다.
[2.2] 주어진 세 점에 대하여 제곱오차는L(t)=(1−t)2+(3−2t)2+(2−3t)2=14−26t+14t2이므로dtdL=−26+28t이다. 따라서 t=1413에서 L(t)는 최소이고, 최소제곱오차직선은y=1413x이다. 주어진 세 점에 대하여 거리제곱오차는E(t)=28−1+t21{(1+t)2+(2+3t)2+(3+2t)2}=28−1+t214+26t+14t2이므로dtdE=(1+t2)226(t2−1)이다. 따라서 t=1에서 E(t)는 최소이고, 최소거리제곱오차직선은y=x이다.
[2.3] 주어진 n개의 점에 대하여 제곱오차는L(t)=i=1∑n(yi−txi)2이므로dtdL=i=1∑ndtd(yi−txi)2=−2i=1∑n(yi−txi)xi=−2n{mXY−(σX2+mX2)t}=−2n(439−215t)이다. 그러므로 t=1013에서 L(t)는 최소이고, 최소제곱오차직선은y=1013x이다. 한편 주어진 n개의 점에 대하여 거리제곱오차는E(t)=i=1∑n(xi2+yi2)−1+t21i=1∑n(xi+tyi)2이므로dtdE=(1+t2)22n{nt2i=1∑nxiyi+nti=1∑n(xi2−yi2)−n1i=1∑nxiyi}=(1+t2)22n[mXYt2+{(σX2+mX2)−(σY2+mY2)}t−mXY]=(1+t2)2n[239t2−12t−239]이다. 여기서 (1+t2)2n>0이므로 E(t)는t=134+185에서 최솟값을 가진다. 따라서 최소거리제곱오차직선은y=134+185x이다.