人物簡介
1801年,義大利天文學家朱賽普·皮亞齊發現了第一顆小行星穀神星。經過40天的跟蹤觀測後,由於穀神星運行至太陽背後,使得皮亞齊失去了穀神星的位置。隨後全世界的科學家利用皮亞齊的觀測數據開始尋找穀神星,但是根據大多數人計算的結果來尋找穀神星都沒有結果。時年24歲的高斯也計算了穀神星的軌道。奧地利天文學家海因里希·奧爾伯斯根據高斯計算出來的軌道重新發現了穀神星。高斯使用的最小二乘法的方法發表於1809年他的著作《天體運動論》中,而法國科學家勒讓德於1806年獨立發現“最小二乘法”,但因不為時人所知而默默無聞。兩人曾為誰最早創立最小二乘法原理發生爭執。1829年,高斯提供了最小二乘法的最佳化效果強於其他方法的證明,見高斯-馬爾可夫定理。
函式模型
人們對由某一變數t或多個變數f1……fn構成的相關變數y感興趣。如彈簧的形變與所用的力相關,一個企業的盈利與其營業額,投資收益和原始資本有關。為了得到這些變數同y之間的關係,便用不相關變數去構建y。試用如下函式模型q個相關變數或p個附加的相關變數去擬和。通常人們將一個可能的、對不相關變數t的構成都無困難的函式類型充作函式模型(如拋物線函式或指數函式)。參數x是為了使所選擇的函式模型同觀測值y相匹配。(如在測量彈簧形變時,必須將所用的力與彈簧的膨脹係數聯繫起來)。其目標是合適地選擇參數,使函式模型最好的擬合觀測值。一般情況下,觀測值遠多於所選擇的參數。
其次的問題是怎樣判斷不同擬合的質量。高斯和勒讓德的方法是,假設測量誤差的平均值為0。令每一個測量誤差對應一個變數並與其它測量誤差不相關(隨機無關)。人們假設,在測量誤差中絕對不含系統誤差,它們應該是純偶然誤差,圍繞真值波動。除此之外,測量誤差符合常態分配,這保證了偏差值在最後的結果y上忽略不計。
確定擬合的標準應該被重視,並小心選擇,較大誤差的測量值應被賦予較小的權。並建立如下規則:被選擇的參數,應該使算出的函式曲線與觀測值之差的平方和最小。
天文學家拾遺
天文學家是研究天文學、宇宙學、天體物理學等相關學科的科學家。因為有些哲學家、物理學家、數學家對天文理論有著不可忽視的影響,所以下面的列表中也包括這些人。以天體以及天體運行規律為研究對象的成功人士. |