《建立数学模型》学习课件[电子教案]

第八章

离散模型

8.1 层次分析模型 8.2 循环比赛的名次

8.3 社会经济系统的冲量过程8.4 效益的合理分配

y

离散模型 离散模型：差分方程(第7章)、整数规划(第4章)、图论、对策 论、网络流、… … 分析社会经济系统的有力工具

只用到代数、集合及图论(少许)的知识

8.1 层次分析模型背 景 日常工作、生活中的决策问题

涉及经济、社会等方面的因素 作比较判断时人的主观选择起相当 大的作用，各因素的重要性难以量化 Saaty于1970年代提出层次分析法 AHP (Analytic Hierarchy Process) AHP——一种定性与定量相结合的、 系统化、层次化的分析方法

一. 层次分析法的基本步骤例. 选择旅游地目标层

如何在3个目的地中按照景色、 费用、居住条件等因素选择.O(选择旅游地)

准则层

C1 景色

C2 费用

C3 居住

C4 饮食

C5 旅途

方案层

P1 桂林

P2 黄山

P3 北戴河

―选择旅游地”思维过程的归 纳 将决策问题分为3个层次：目标层O,准则层C, 方案层P;每层有若干元素， 各层元素间的关系 用相连的直线表示。 通过相互比较确定各准则对目标的权重，及各方 案对每一准则的权重。 将上述两组权重进行综合，确定各方案对目标的 权重。 层次分析法将定性分析与定量分析结合起来 完成以上步骤，给出决策问题的定量结果。

层次分析法的基本步骤 成对比较阵 和权向量元素之间两两对比，对比采用相对尺度

设要比较各准则C1,C2,… , Cn对目标O的重要性

Ci : C j aij选 择 旅 游 地 1 2 A 1/ 4 1/ 3 1/ 3

1/ 2 1

1 A (aij ) n n , aij 0, a ji aij4 3 7 1 2 3

1/ 7 1/ 5 1/ 5

3 5 5 A~成对比较阵 1 / 2 1 / 3 A是正互反阵 1 1 1 1

要由A确定C1,… , Cn对O的权向量

成对比较阵和权向量 成对比较的不一致情况

1 A 2

1/ 2 1

4 7

a12 1/ 2 (C1 : C2 )a13 4 (C1 : C3 )

一致比较

不一致

a23 8 (C2 : C3 )w1 w2 w2 w2 wn w2 w1 wn w2 wn wn wn

允许不一致，但要确定不一致的允许范围 w1 考察完全一致的情况 w 1 W ( 1) w1 , w2 , wn w2 A w1 令aij wi / w j T w (w1 , w2 , wn ) ~ 权向量 wn w1

成对比较阵和权向量 成对比较完全一致的情况

满足 aij a jk aik , i, j, k 1,2, , n 的正互反阵A称一致阵，如 一致阵 性质

w1 w 1 w2 w A 1 wn w1

w1 w2 w2 w2 wn w2

w1 wn w2 wn wn wn

A的秩为1,A的唯一非零特征根为n A的任一

列向量是对应于n 的特征向量 A的归一化特征向量可作为权向量

对于不一致(但在允许范围内)的成对 比较阵A,建议用对应于最大特征根 的特征向量作为权向量w ,即

Aw w

成对比较阵和权向量 比较尺度aij

Saaty等人提出1~9尺度——aij 取值 1,2,… , 9及其互反数1,1/2, … , 1/92 3 稍强 4 5 强 6 7 8 9 绝对强

便于定性到定量的转化：尺度

a ij

1 相同

Ci : C j的重要性

明显强

aij = 1,1/2, ,…1/9 ~ Ci : C j 的重要性与上面相反 心理学家认为成对比较的因素不宜超过9个 用1~3,1~5,…1~17,…,1p~9p (p=2,3,4,5), d+0.1~d+0.9 (d=1,2,3,4)等27种比较尺度对若干实例构造成对比较 阵，算出权向量，与实际对比发现， 1~9尺度较优。

一致性检验

对A确定不一致的允许范围

已知：n 阶一致阵的唯一非零特征根为n 可证：n 阶正互反阵最大特征根 n, 且 =n时为一致阵 定义一致性指标: CI

n CI 越大，不一致越严重n 1

为衡量CI 的大小，引入随机一致性指标 RI——随机模 拟得到aij , 形成A,计算CI 即得RI。 Saaty的结果如下n RI 1 2 10 11 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 1.51 3 4 5 6 7 8 9

定义一致性比率 CR = CI/RI

当CR<0.1时，通过一致性检验

“选择旅游地”中 准则层对目标的权 向量及一致性检验 最大特征根 =5.073

准则层对目标的成对比较阵 1 2 A 1/ 4 1/ 3 1/ 3 1/ 2 1 1/ 7 1/ 5 1/ 5 4 7 1 2 3 3 5 5 1 / 2 1 / 3 1 1 1 1 3

权向量(特征向量)w =(0.263,0.475,0.055,0.090,0.110)T

一致性指标 CI 5.073 5 0.018 5 1随机一致性指标 RI=1.12 (查表) 一致性比率CR=0.018/1.12=0.016<0.1 通过一致 性检验

组合权向量

记第2层(准则)对第1层(目标) ( 2) ( 2) ( 2) T 的权向量为 w ( w1 , , wn )方案层对C2(费用) 的成对比较阵 1 1/ 3 1/ 8 B2 3 1 1 / 3 1 8 3

同样求第3层(方案)对第2层每一元素(准则)的权向量 方案层对C1(景色) 的成对比较阵 1 B1 1 / 2 1 / 5 2 1 1/ 2 5 2 1

…Cn

…Bn … n

最大特征根 1

2w2(3)

权向量

w1(3)

… wn(3)

组合权向量k 1

第3层对第2层的计算结果 2 3 4 5

w

( 3) k

0.595 0.277 0.1293.005 0.003

0.082 0.236 0.6823.002 0.001

0.429 0.429 0.1423 0

0.633 0.193 0.1753.009 0.005

0.166 0.166 0.6683 0

kCI k

w(2) 0.263 0.475 0.055 0.090 0.110

RI=0.58 (n=3), CIk 均可通过一致性检验方案P1对目标的组合权重为0.595 0.263+ …=0.300

方案层对目标的组合权向量为 (0.300, 0.246, 0.456)T

组合 权向量

第2层对第1层的权向量

第 1层 O第2层C1,…Cn 第3层P1, …Pm

w (w , , w )( 2) ( 2) 1

( 2) T n

第3层对第2层各元素 …… 此处隐藏：1364字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……