离散模型离散模型.ppt
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1、关于离散模型离散模型现在学习的是第1页,共67页离散模型离散模型 离散模型:差分方程(第离散模型:差分方程(第7 7章)、整章)、整数规划(第数规划(第4 4章)、图论、对策论、网章)、图论、对策论、网络流、络流、分析社会经济系统的有力工具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)的知只用到代数、集合及图论(少许)的知识识现在学习的是第2页,共67页8.1 层次分析模型层次分析模型背背景景 日常工作、生活中的决策问题日常工作、生活中的决策问题 涉及经济、社会等方面的因素涉及经济、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作比较判断时人的主观选择起相当大的作用,各因素
2、的重要性难以量化用,各因素的重要性难以量化 Saaty于于1970年代提出层次分析法年代提出层次分析法 AHP(Analytic Hierarchy Process)AHP一种一种定性与定量相结合的、系统定性与定量相结合的、系统化、层次化化、层次化的分析方法的分析方法现在学习的是第3页,共67页目标层目标层O(选择旅游地选择旅游地)P2黄山黄山P1桂林桂林P3北戴河北戴河准则层准则层方案层方案层C3居住居住C1景色景色C2费用费用C4饮食饮食C5旅途旅途一一.层次分析法的基本步骤层次分析法的基本步骤例例.选择旅游地选择旅游地如何在如何在3 3个目的地中按照景色、费个目的地中按照景色、费用、居住
3、条件等因素选择用、居住条件等因素选择.现在学习的是第4页,共67页“选择旅游地选择旅游地”思维过程的归思维过程的归纳纳 将决策问题分为将决策问题分为3个层次:目标层个层次:目标层O,准则层,准则层C,方案,方案层层P;每层有若干元素,;每层有若干元素,各层元素间的关系用相连各层元素间的关系用相连的直线表示。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。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将上述两组权重进行综合,确定各方案对目标的权重。重。层次分析法将定性分析与定量分析结合起来完层次分析法将定性分析
4、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。成以上步骤,给出决策问题的定量结果。现在学习的是第5页,共67页1135/13/11125/13/13/12/117/14/1557123342/11AijjiijnnijaaaaA1,0,)(层次分析法的基本步骤层次分析法的基本步骤成对比较阵成对比较阵和权向量和权向量 元素之间两两对比,对比采用相对尺度元素之间两两对比,对比采用相对尺度 设要比较各准则设要比较各准则C1,C2,Cn对目标对目标O的重要性的重要性ijjiaCC:A成对比较阵成对比较阵A是正互反阵是正互反阵要由要由A确定确定C1,Cn对对O的权向量的权向量选选择择旅旅游游地
5、地现在学习的是第6页,共67页nnnnnnwwwwwwwwwwwwwwwwwwA21222121211171242/11A成对比较的不一致情况成对比较的不一致情况):(2/12112CCa):(43113CCa):(83223CCa 一致比较一致比较不一致不一致允许不一致,但要确定不一致的允许范围允许不一致,但要确定不一致的允许范围考察完全一致的情况考察完全一致的情况nwwwW,)1(21jiijwwa/令权向量),(21Tnwwww成对比较阵和权向量成对比较阵和权向量现在学习的是第7页,共67页wAwnnnnnnwwwwwwwwwwwwwwwwwwA212221212111成对比较完全一致的
6、情况成对比较完全一致的情况nkjiaaaikjkij,2,1,满足满足的正互反阵的正互反阵A称称一致阵一致阵,如,如 A的秩为的秩为1,A的唯一非零特征根为的唯一非零特征根为n A的任一列向量是对应于的任一列向量是对应于n 的特征向量的特征向量 A的归一化特征向量可作为权向量的归一化特征向量可作为权向量对于不一致对于不一致(但在允许范围内但在允许范围内)的成对比的成对比较阵较阵A,建议用对应于最大特征根,建议用对应于最大特征根 的特征的特征向量作为权向量向量作为权向量w,即,即一致阵一致阵性质性质成对比较阵和权向量成对比较阵和权向量现在学习的是第8页,共67页2 4 6 8比较尺度比较尺度ai
7、j Saaty等人提出等人提出19尺度尺度aij 取值取值1,2,9及其互反数及其互反数1,1/2,1/9尺度尺度 1 3 5 7 9 ija相同相同 稍强稍强 强强 明显强明显强 绝对强绝对强的重要性jiCC:jiCC:aij=1,1/2,1/9的重要性与上面相反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心理学家认为成对比较的因素不宜超过9个个 用用13,15,117,1p9p(p=2,3,4,5),d+0.1d+0.9(d=1,2,3,4)等等27种比较尺度对若干实例构造成对比较阵,算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,出权向量,与实际对比发现,19
8、尺度较优。尺度较优。便于定性到定量的转化:便于定性到定量的转化:成对比较阵和权向量成对比较阵和权向量现在学习的是第9页,共67页一致性检验一致性检验对对A确定不一致的允许范围确定不一致的允许范围已知:已知:n 阶一致阵的唯一非零特征根为阶一致阵的唯一非零特征根为n可证:可证:n 阶正互反阵最大特征根阶正互反阵最大特征根 n,且且 =n时为一致阵时为一致阵1nnCI定义一致性指标定义一致性指标:CI 越大,不一致越严重越大,不一致越严重RI0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 1.51 n1 234567891110为衡量为衡量CI 的大小,引入
9、的大小,引入随机一致性指标随机一致性指标 RI随机模拟得到随机模拟得到aij,形成形成A,计算,计算CI 即得即得RI。定义一致性比率定义一致性比率 CR=CI/RI 当当CR0.1时,通过一致性检验时,通过一致性检验Saaty的结果如下的结果如下现在学习的是第10页,共67页“选择旅游地选择旅游地”中准中准则层对目标的权向量则层对目标的权向量及一致性检验及一致性检验1135/13/11125/13/13/12/117/14/1557123342/11A准则层对目标的准则层对目标的成对比较阵成对比较阵最大特征根最大特征根=5.073权向量权向量(特征向量特征向量)w=(0.263,0.475,
10、0.055,0.090,0.110)T018.0155073.5CI一致性指标一致性指标随机一致性指标随机一致性指标 RI=1.12(查表查表)一致性比率一致性比率CR=0.018/1.12=0.0163)个顶点的双向连通竞赛图,存在正整数个顶点的双向连通竞赛图,存在正整数r,使邻接矩阵,使邻接矩阵A 满足满足Ar 0,A称称素阵素阵seAkkklim 素阵素阵A的最大特征根为正单的最大特征根为正单根根,对应正特征向量,对应正特征向量s,且且eAAsskkk)1()(0001100011000110A排名为排名为1,2,4,3sskk)(,)(归一化后Ts)230.0,167.0,280.0,
11、323.0(,4.1用用s排名排名1234(4)1,2,3,4?现在学习的是第36页,共67页000100100100110000001010111000111010ATTTTssss)16,25,21,32,28,38(,)9,12,7,16,10,15()3,4,3,9,5,8(,)1,2,2,3,3,4()4()3()2()1(1234566支球队比赛结果支球队比赛结果Ts)104.0,150.0,113.0,231.0,164.0,238.0(,232.2排名次序为排名次序为1,3,2,5,4,6现在学习的是第37页,共67页v1能源利用量;能源利用量;v2能源价格;能源价格;v3能源
12、生产率;能源生产率;v4环境质量;环境质量;v5工业产值;工业产值;v6就业机会;就业机会;v7人口总数。人口总数。8.3 社会经济系统的冲量过程社会经济系统的冲量过程系统的元素系统的元素图的顶点图的顶点元素间的影响元素间的影响带方向的弧带方向的弧影响的正反面影响的正反面弧旁的弧旁的+、号号带符号的有向图带符号的有向图影响影响直接影响直接影响符号符号客观规律;方针政策客观规律;方针政策例例 能源利用系统的预测能源利用系统的预测+-+-+-+v2v1v3v4v6v7v5现在学习的是第38页,共67页Evvvvvvajijijiij若,为若为若,0,110000001100000001000011
13、000000001001000000010001110A带符号有向图带符号有向图G1=(V,E)的邻接矩阵的邻接矩阵AV顶点集顶点集 E弧集弧集定性模型定性模型-vivj+某时段某时段vi 增加导致增加导致下时段下时段vj 增加增加减少减少带符号的有向图带符号的有向图G1+-+-+-+v2v1v3v4v6v7v5现在学习的是第39页,共67页0000005.1100000005.100002.13.000000000100200000007.00002.18.05.00W加权有向图加权有向图G2及其邻接矩阵及其邻接矩阵W定量模型定量模型某时段某时段vi 增加增加1单位导致单位导致下时段下时段v
14、j 增加增加wij单位单位jwivvij的特例视为 WAv70.311.511.51.20.8-2-2-0.7-0.5v1v2v3v4v5v6加权有向图加权有向图G2现在学习的是第40页,共67页,2,1,0,2,1),1()()1(tnitptvtviiininiiijjiijjtpatptpwtp11)()1(),()1(或)1()()1(tptvtv冲量过程冲量过程(Pulse Process)研究由某元素研究由某元素vi变化引起的系统的演变过程变化引起的系统的演变过程 vi(t)vi在时段在时段t 的的值值;pi(t)vi在时段在时段t 的的改变量改变量(冲量冲量)(,),(),()(
15、),(,),(),()(2121tptptptptvtvtvtvnnjwivvij冲量过程模型冲量过程模型Wtptp)()1(Atptp)()1(或或现在学习的是第41页,共67页231-10010-12-21-110-11-11-10103-32-211-1能源利用系统的预测能源利用系统的预测简单冲量过程简单冲量过程初始冲量初始冲量p(0)中中某个分量为某个分量为1,其余为,其余为0的冲量过程的冲量过程若开始时能源利用量有突然增加,预测系统的演变若开始时能源利用量有突然增加,预测系统的演变)0()0(pv)1()()1(tptvtvAtptp)()1(设设能源利用系统的能源利用系统的 p(t
16、)和和v(t)-110-11-100011-10000t4p3p5p6p7p2p4v3v2v1v5v6v7v01000000100000001p现在学习的是第42页,共67页简单冲量过程简单冲量过程S的稳定性的稳定性 任意时段任意时段S的各元素的值和冲量是否为有限的各元素的值和冲量是否为有限(稳定稳定)S不稳定时如何改变可以控制的关系使之变为稳定不稳定时如何改变可以控制的关系使之变为稳定 S冲量稳定冲量稳定对任意对任意 i,t,|pi(t)|有界有界 S值稳定值稳定对任意对任意 i,t,|vi(t)|有界有界值稳定值稳定冲量稳定冲量稳定)1()()1(tptvtvWtptp)()1(tWptp
17、)0()(S的稳定性取决于的稳定性取决于W的特征根的特征根记记W的非零特征根为的非零特征根为 现在学习的是第43页,共67页 S冲量稳定冲量稳定|1 S冲量稳定冲量稳定|1且均为单根且均为单根 S值稳定值稳定 S冲量稳定冲量稳定且且 不等于不等于10000001100000001000011000000001001000000010001110A对于能源利用系统的邻接矩阵对于能源利用系统的邻接矩阵A)1()(2352f特征多项式特征多项式76)2(,2)1(ff)2,1(能源利用系统存在能源利用系统存在冲量不冲量不稳定稳定的简单冲量过程的简单冲量过程简单冲量过程简单冲量过程S的稳定性的稳定性
18、现在学习的是第44页,共67页简单冲量过程的稳定性简单冲量过程的稳定性 改进的玫瑰形图改进的玫瑰形图S*带符号的有带符号的有向图双向连通,且存在一个位于向图双向连通,且存在一个位于所有回路上的中心顶点。所有回路上的中心顶点。回路长度回路长度 构成回路的边数构成回路的边数回路符号回路符号 构成回路的各有向边符号构成回路的各有向边符号+1或或-1之乘积之乘积ak长度为长度为k的回路符号和的回路符号和r使使ak不等于不等于0的最大整数的最大整数 S*冲量稳定冲量稳定 )1,2,1(rkaaar-krk,1ra 若若S*冲量稳定,则冲量稳定,则S*值稳定值稳定 1r1kka+-+-+-+v2v1v3v
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