第四章离散模型精选PPT.ppt
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1、第四章离散模型第1页,此课件共68页哦离散模型离散模型 离散模型:差分方程、整数规划、图论、离散模型:差分方程、整数规划、图论、对策论、网络流、对策论、网络流、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)的只用到代数、集合及图论(少许)的知识知识第2页,此课件共68页哦4.1 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的作用,各因素的重要性难以量化 Saaty于于
2、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、定性与定量相结合的、系统化、层次化系统化、层次化的分析方法的分析方法第3页,此课件共68页哦目标层目标层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、居住条件等因素选择用、居住条件等因素选择.第4页,此课件共68页哦
3、“选择旅游地选择旅游地”思维过程的归纳思维过程的归纳 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,方案层案层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的各层元素间的关系用相连的直线表示。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成以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。上步骤
4、,给出决策问题的定量结果。第5页,此课件共68页哦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地第6页,此课件共68页哦成对比较的不一致情况成对比较的不一致情况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成对比较阵和权
5、向量成对比较阵和权向量第7页,此课件共68页哦成对比较完全一致的情况成对比较完全一致的情况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)的成对比较的成对比较阵阵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第8页,此课件共68页哦2 4 6
6、 8比较尺度比较尺度aij 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 相同相同 稍强稍强 强强 明显强明显强 绝对强绝对强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尺度较优。
7、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第9页,此课件共68页哦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,引入的大小,引入随机一致性指
8、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第10页,此课件共68页哦“选择旅游地选择旅游地”中中准则层对目标的权向准则层对目标的权向量及一致性检验量及一致性检验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=(0.263,0.475,0.055,0.090,0.110)T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
9、致性比率一致性比率CR=0.018/1.12=0.0160.1通过一致通过一致性检验性检验第11页,此课件共68页哦正互反阵最大特征根和特征向量的使用算法正互反阵最大特征根和特征向量的使用算法由于当矩阵的阶较大时由于当矩阵的阶较大时,用定义来求矩阵的特征值与特征向量用定义来求矩阵的特征值与特征向量是相当困难的是相当困难的.除了用数学软件来求解外除了用数学软件来求解外,这里介绍最简单的方这里介绍最简单的方法近似计算矩阵的特征值与特征向量法近似计算矩阵的特征值与特征向量.和法的步骤为:和法的步骤为:(1)将将A的每一列向量归一化得的每一列向量归一化得(2)对对 按行求和得按行求和得(3)将将 归一
10、化归一化第12页,此课件共68页哦即为即为A的近似特征向量的近似特征向量.(4)计算计算 作为最大特征值的近似值作为最大特征值的近似值.例题:设有一成对比较矩阵例题:设有一成对比较矩阵A为:为:用和法求出用和法求出A的最大特征值的近似值的最大特征值的近似值,并近似求其对并近似求其对应的特征向量应的特征向量,并对并对A进行一致性检验进行一致性检验.第13页,此课件共68页哦解解:第一步,先将A的列向量归一化得第二步,将A1按行求和,得第14页,此课件共68页哦第三步,将 归一化,得第四步,计算第15页,此课件共68页哦精确地求出A的最大特征根与对应的特征向量为第16页,此课件共68页哦可以看出和
11、法求出的误差很少通过一致性检验.第17页,此课件共68页哦例题:设有一成对比较矩阵例题:设有一成对比较矩阵A为:为:用和法求出用和法求出A的最大特征值的近似值的最大特征值的近似值,并对并对A进行一进行一致性检验致性检验.第18页,此课件共68页哦解解:先将A的列向量归一化得对A1每行作和,得第19页,此课件共68页哦第三步,将 归一化,得归一化得第20页,此课件共68页哦通过一致性检验通过一致性检验.第21页,此课件共68页哦组合权向量组合权向量记第记第2层(准则)对第层(准则)对第1层(目标)层(目标)的权向量为的权向量为同样求第同样求第3层层(方案方案)对第对第2层每一元素层每一元素(准则
12、准则)的权向量的权向量方案层对方案层对C1(景色景色)的成对比较阵的成对比较阵方案层对方案层对C2(费用费用)的成对比较阵的成对比较阵CnBn最大特征根最大特征根 1 2 n 权向量权向量 w1(3)w2(3)wn(3)第22页,此课件共68页哦第第3层对第层对第2层的计算结果层的计算结果k10.5950.2770.1293.0050.0030.00100.00503.0020.6820.2360.082230.1420.4290.42933.0090.1750.1930.633430.6680.1660.1665组合权向量组合权向量RI=0.58(n=3),CIk 均可通过一致性检验均可通过
13、一致性检验 w(2)0.2630.4750.0550.0900.110方案方案P1对目标的组合权重为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方案层对目标的组合权向量为(0.300,0.246,0.456)T第23页,此课件共68页哦组合一组合一致性检验致性检验在应用层次分析法作重大决策时在应用层次分析法作重大决策时,除了对每个除了对每个成对比较阵进行检验外成对比较阵进行检验外,还常要进行所谓组还常要进行所谓组合一致性检验合一致性检验,以确定组合权向量是否可以作以确定组合权向量是否可以作为最终的决策依据为最终的决策依据.组合一致性检验可逐层进行组合一致性检
14、验可逐层进行.若第若第p层一致性指标为层一致性指标为 (n是第是第p-1层因素的数目层因素的数目),随机一致性指随机一致性指标为标为 定义定义则第则第p层的层的组合一致性比率组合一致性比率为为第25页,此课件共68页哦第第p层通过组合一致性检验的条件为层通过组合一致性检验的条件为定义最下层定义最下层(第第s层层)对第一层的组合一致性比率为对第一层的组合一致性比率为对于重大项目对于重大项目,仅当仅当 适当地小时适当地小时,才认为整个层次才认为整个层次的比较判断通过一致性检验的比较判断通过一致性检验.第26页,此课件共68页哦层次分析法的基本步骤层次分析法的基本步骤1)建立层次分析结构模型)建立层
15、次分析结构模型深入分析实际问题,将有关因素自上而下分层(目标深入分析实际问题,将有关因素自上而下分层(目标准则或指标准则或指标方案或对象),上层受下层影响,而层内各因素基本上相对方案或对象),上层受下层影响,而层内各因素基本上相对独立。独立。2)构造成对比较阵)构造成对比较阵用成对比较法和用成对比较法和19尺度,构造各层对上一层每一因素的成对比较尺度,构造各层对上一层每一因素的成对比较阵。阵。3)计算权向量并作一致性检验)计算权向量并作一致性检验对每一成对比较阵计算最大特征根和特征向量,作一致性检验,若通对每一成对比较阵计算最大特征根和特征向量,作一致性检验,若通过,则特征向量为权向量。过,则
16、特征向量为权向量。4)计算组合权向量(作组合一致性检验)计算组合权向量(作组合一致性检验*)组合权向量可作为决策的定量依据。组合权向量可作为决策的定量依据。第27页,此课件共68页哦二二.层次分析法的广泛应用层次分析法的广泛应用 应用领域:经济计划和管理,能源政策和分配,人才选应用领域:经济计划和管理,能源政策和分配,人才选拔和评价,生产决策,交通运输,科研选题,产业结构,拔和评价,生产决策,交通运输,科研选题,产业结构,教育,医疗,环境,军事等。教育,医疗,环境,军事等。处理问题类型:决策、评价、分析、预测等。处理问题类型:决策、评价、分析、预测等。建立层次分析结构模型是关键一步,要有主要决
17、策层建立层次分析结构模型是关键一步,要有主要决策层参与。参与。构造成对比较阵是数量依据,应由经验丰富、判断构造成对比较阵是数量依据,应由经验丰富、判断力强的专家给出。力强的专家给出。第28页,此课件共68页哦国家综合实力国家综合实力国民国民收入收入军事军事力量力量科技科技水平水平社会社会稳定稳定对外对外贸易贸易美、俄、中、日、德等大国美、俄、中、日、德等大国工作选择工作选择贡贡献献收收入入发发展展声声誉誉关关系系位位置置供选择的岗位供选择的岗位例例1 国家实国家实力分析力分析例例2 工作选择工作选择第29页,此课件共68页哦过河的效益过河的效益 A经济效益经济效益B1社会效益社会效益B2环境效
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