МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Інститут економіки і менеджменту
Кафедра маркетингу і логістики
Лабораторна робота №1
з дисципліни «Економіко-математичніметоди і моделі. Частина 2 (Оптимізаційніметоди і моделі)»
на тему:
« ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ В УМОВАХ ПОВНОЇ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ »
Варіант №8
Львів-2014
Теоретичні відомості
У загальному випадку природа (зовнішнє середовище) може знаходитися в одному зі станів П1, П2, ...., Пn. Ймовірність знаходження у цих станах є невідомою для особи, що приймає рішення. В іграх з природою, як і в стратегічних іграх, створення моделі повинно починатися з побудови платіжної матриці.
Нехай гравець А має m можливих стратегій (А1, А2, …, Аm), а природа П може знаходитися в одному з станів n (П1, П2, ..., Пn), які можна розглядати як її «стратегії». Сукупність (П1, П2, ..., Пn) формується або на основі досвіду аналізу станів природи, або в результаті передбачень та інтуїції експертів, тобто використання експертних оцінок. Виграш гравця А за умов вибраної ним стратегії Aі ( і = 1, …, m) та станів Пj (j = 1 ,..., n) природи П позначимо аij (і = 1, …, m; j = 1 ,..., n). З виграшів гравця А формують платіжну матрицю А, яка відрізняється від матриці стратегічної (антагоністичної) гри тим, що елементи стовпчиків не є програшами природи при відповідних її станах.
Методи прийняття рішень в іграх з природою залежать від того, відомі чи ні ймовірності станів природи, тобто має місце ситуація повної невизначеності.
Для прийняття рішень в умовах повної невизначеності використовуються наступні критерії:
критерій Лапласа;
критерій Вальда;
критерій Севіджа;
критерій Гурвіца.
1. Критерій Лапласа.
Критерій Лапласа спирається на принцип недостатнього підґрунтя, виходячи з якого всі стани природи Пjє рівноймовірними. Відповідно до цього принципу кожному стану Пjвідповідає ймовірність рj, яка визначається за формулою:
. (1.1)
Для прийняття рішень для кожної стратегії Aірозраховується середнє арифметичне значення виграшу:
. (1.2)
Серед обирають максимальне значення , яке буде визначати виграш при застосуванні оптимальної стратегії Aопт:
. (1.3)
2. Критерій Вальда.
Критерій Вальда– це критерій гарантованого результату. Він базується на принципі найбільшої обережності, оскільки вибирають найкращу із найгірших стратегій Аі.
Якщо елементи платіжної матриці аij характеризують виграш (корисність), то для визначення оптимальної стратегії використовується максимінний критерій.
Для цього у кожному рядку матриці виграшів знаходять найменший елемент , а потім обирається стратегія Аі(рядок і), якій відповідає найбільше значення із цих найменших елементів, тобто стратегія Аопт, яка визначає результат:
(1.4)
3. Критерій Севіджа(мінімізація "жалю").
Вважається, що ризик припустимий. Вкладається стільки грошей, скільки не шкода."Жаль" – це втрачений прибуток результату при даній стратегіїпо відношенню до найкращої стратегії. Вихідна матриця перетворюється в матрицю ризиків R таким чином, що їїелементи (в межах одного стовпчика)(rij) дорівнюють різниці між максимальним значенням елементів стовпчика та відповідним елементом комірок вихідної матриці. Матриця R є матрицею "жалів".
До матриці ризиків застосовується мінімальний критерій:
. (1.5)
4. Критерій Гурвіца.
Критерій Гурвіца (критерій узагальненого максиміну) охоплює різні підходи до прийняття рішень: від найбільш оптимістичного до найбільш песимістичного (консервативного). Базується на таких двох припущеннях: "природа" може знаходитись у найгіршому стані з ймовірністю (1–) і у найкращому стані із ймовірністю , де – коефіцієнт довіри (показник оптимізму).
Якщо платіжна матриця є матрицею виграшів (прибутку, корисностей), то критерій Гурвіца формулюється таким чином:
(1.6)
Якщо =0, критерій Гурвіца стає консервативним, оскільки його застосування є рівносильним застосуванню критерію Вальда.
Якщо =1, критерій Гурвіца стає занадто оптимістичним, оскільки його застосування є рівносильним застосуванню критерію оптимізму (критерію максимаксу).
Критерій Гурвіца встановлює баланс між випадками крайнього песимізму й крайнього оптимізму шляхом надання їм відповідної ваги (1–) та , де 01. Значення може визначатись у залежності від схильності до песимізму або оптимізму. Якщо відсутня яскраво виражена прихильність, то вважають =0,5.
Виконання роботи
Ціна реалізації залежить від того, на скільки днів запізнюється постачання (табл. 1).
Таблиця 1
Таблиця очікуваних ситуацій
Ситуація
Вартість, грн./т
Без запізнення
902
На 1 день запізнення
856,9
На 2 день запізнення
811,8
На 3 день запізнення
766,7
На 4 день запізнення
721,6
Довжина маршруту
580
Собівартість цементу
680
Ціна реалізації
902
За кожен прострочений день витрачає :
73
грн.
П-во несе такі транспортні витрати залежно від вантажу:
Транспортні витрати
10т
1,95
грн./км.
10т
1131
грн.
20,25,30 т
1,75
20,25,30т
1015
35, 40 т
1,55
35,40т
899
Таблиця 2
Платіжна матриця на основі таблиці виграшів
А
Обсяг
Розрахунки
Цінареалізації
Цінареалізації (1)
Цінареалізації (2)
Цінареалізації (3)
Цінареалізації (4)
Середнє
А0
10
1089
565
41
-483
-1007
41
А1
20
3425
2450
1475
500
-475
1475
А2
25
4535
3334,5
2134
933,5
-267
2134
А3
30
5645
4219
2793
1367
-59
2793
А4
35
6871
5219,5
3568
1916,5
265
3568
А5
40
7981
6104
4227
2350
473
4227
Таблиця 4
Матриця ризиків
А
Обсяг
Розрахунки
Цінареалізації
Цінареалізації (1)
Цінареалізації (2)
Цінареалізації (3)
Цінареалізації (4)
А0
10
6892
5539
4186
2833
1480
А1
20
4556
3654
2752
1850
948
А2
25
3446
2769,5
2093
1416,5
740
А3
30
2336
1885
1434
983
532
А4
35
1110
884,5
659
433,5
208
А5
40
0
0
0
0
0
3) На основі критеріїв Лапласа, Вальда, Севіджа, Гурвіца оцінимо стратегію в умовах повної невизначеності. Для критерію Гурвіца розрахунки подамо у табл. 5.
Критерій Лапласа
З платіжної матриці зі стовпця «середнє арифметичне» вибираємmax. Це стратегія А5, яка показує, що оптимально здійснювати поставки по 40 т. цементу.
Критерій Вальда (оберненого спостерігача)
Для кожного рядочка обираємо minзначення; з обраних мінімальних значень обираємо max. Найоптимальнішою стратегією є А5.
Критерій Севіджа (мінімізація «жалю»)
В межах кожного рядка матриці ризиків вибираємо max, серед цих – min. Даний критерій показав,що оптимальною стратегією є А5, яка свідчить про те. Що вигідно здійснювати поставки по 40 т. цементу.
Критерій Гурвіца
Таблиця 5
Розрахунок критерію Гурвіца при різних значеннях
α
А0
А1
А2
А3
А4
А5
макс
0
-1007
-475
-267
-59
265
473
473
0,1
-797,4
-85
213,2
511,4
925,6
1223,8
1223,8
0,2
-587,8
305
693,4
1081,8
1586,2
1974,6
1974,6
0,3
-378,2
695
1173,6
1652,2
2246,8
2725,4
2725,4
0,4
-168,6
1085
1653,8
2222,6
2907,4
3476,2
3476,2
0,5
41
1475
2134
2793
3568
4227
4227
0,6
250,6
1865
2614,2
3363,4
4228,6
4977,8
4977,8
0,7
460,2
2255
3094,4
3933,8
4889,2
5728,6
5728,6
0,8
669,8
2645
3574,6
4504,2
5549,8
6479,4
6479,4
0,9
879,4
3035
4054,8
5074,6
6210,4
7230,2
7230,2
1
1089
3425
4535
5645
6871
7981
7981
Найоптимальнішоюстратегією є А5, оскільки це максимальнезначення , тому вигідно здійснювати поставки партіями по 40 т цементу.