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Erschienen in: Foundations of Computational Mathematics 5/2013

01.10.2013

On the Stability and Accuracy of Least Squares Approximations

verfasst von: Albert Cohen, Mark A. Davenport, Dany Leviatan

Erschienen in: Foundations of Computational Mathematics | Ausgabe 5/2013

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Abstract

We consider the problem of reconstructing an unknown function f on a domain X from samples of f at n randomly chosen points with respect to a given measure ρ X . Given a sequence of linear spaces (V m ) m>0 with dim(V m )=mn, we study the least squares approximations from the spaces V m . It is well known that such approximations can be inaccurate when m is too close to n, even when the samples are noiseless. Our main result provides a criterion on m that describes the needed amount of regularization to ensure that the least squares method is stable and that its accuracy, measured in L 2(X,ρ X ), is comparable to the best approximation error of f by elements from V m . We illustrate this criterion for various approximation schemes, such as trigonometric polynomials, with ρ X being the uniform measure, and algebraic polynomials, with ρ X being either the uniform or Chebyshev measure. For such examples we also prove similar stability results using deterministic samples that are equispaced with respect to these measures.

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Fußnoten
1
While such a basis is generally not accessible when ρ X is unknown, we require it only for the analysis. The actual computation of the estimator can be made using any known basis of V m , since the solution w is independent of the basis used in computing it.
 
Literatur
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Metadaten
Titel
On the Stability and Accuracy of Least Squares Approximations
verfasst von
Albert Cohen
Mark A. Davenport
Dany Leviatan
Publikationsdatum
01.10.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Foundations of Computational Mathematics / Ausgabe 5/2013
Print ISSN: 1615-3375
Elektronische ISSN: 1615-3383
DOI
https://doi.org/10.1007/s10208-013-9142-3

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