
Отчеты по практическим работам / Практическая работа №3
.pdfФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА"
Факультет инфокоммуникационных сетей и систем Кафедра сетей связи и передачи данных
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3
«Принятие оптимального решения в условиях неопределенности» по дисциплине
«Оптимизация и математические методы принятия решений» Вариант 10
Выполнил:
студент 2-го курса дневного отделения группы ИКПИ-81 Коваленко Л. А.
Преподаватель:
Владимиров С. А.
Санкт-Петербург
2020

Цель работы
Приобретение навыков решения поставленной в условиях неопределенности задачи путем проведения оценки ситуации различными критериями и нахождение оптимальной альтернативы из возможных.
( = 1 … 5) |
|
Постановка задачи |
= . |
|
, |
|||
соответствует ( = 1 … 5) |
|
|
, |
|
||||
При выборе проекта |
|
каждому возможному |
состоянию природы |
|||||
|
один |
результат |
(исход) |
|
|
Элементы |
|
являющиеся мерой потерь при принятии решения, приведены в таблице.
|
|
Меры потерь при принятии решения |
|
||||||
|
Проекты |
|
|
|
Состояние природы |
|
|
||
|
61 |
|
52 |
43 |
|
84 |
75 |
||
|
1 |
|
|
||||||
|
4 |
|
|
8 |
9 |
|
2 |
1 |
|
|
2 |
5 |
|
|
3 |
1 |
|
6 |
2 |
|
3 |
8 |
|
|
6 |
4 |
|
9 |
5 |
|
4 |
9 |
|
|
7 |
3 |
|
8 |
4 |
Выбрать оптимальное5 |
|
|
|
|
|
|
|
||
решение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ход работы |
|
|
|
|
|
|
|
|||
1. |
Решение по критерию Лапласа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Ожидаемые значения |
|
|
= |
1 |
|
|
= 1 … 5 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
5 = 0.2, |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
При заданных вероятностях |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
1 |
{ 1} = 1 (6 + 5 + 4 + 8 + 7) = 6 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
затрат для различных возможных решений: |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2{ 2} |
= |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
(4 + 8 + 9 + 2 + 1) = 4.8 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
3{ 3} = |
1 |
|
5 |
|
|
|
= 3.4 ← оптимум |
|
|
|
|||||
|
|
5 (5 + 3 + 1 + 6 + 2) |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
4{ 4} |
= |
1 |
(8 + 6 + 4 + 9 + 5) |
= 6.4 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходная матрица |
5{ 5} = |
1 |
(9 + 7 + 3 + 8 + 4) = 6.2 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
представляет собой потери, поэтому оптимальное решение |
||||||||||||||
|
достигается при реализации |
проекта, который характеризуется минимальными |
|||||||||||||||
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|||||
|
потерями. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод: наименьший уровень потерь получен при использовании проекта |
. |
|||||||||||||||
2. |
Решение по минимаксному критерию. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Минимаксный критерий: |
|
|
min max |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
max = 8, |
max = 9, |
|
Ri |
Sj |
|
max |
= 9, |
max = 9 |
|
|
||||||
|
|
max |
= 6, |
|
|
||||||||||||
|
Sj |
1 |
Sj |
2 |
|
|
Sj |
3 |
|
Sj |
4 |
|
Sj |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min max2 = 6 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ri |
Sj |
|
|
|
|
|
|
|
|

|
Вывод: наименьший уровень потерь получен при использовании проекта |
3 |
. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. |
Решение по критерию Сэвиджа. |
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
— потери, |
|
|
|
|
|
|
|
, = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
Составление матрицы рисков на основе соотношения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
Где |
|
|
|
|
min |
|
соответствующие проекту |
|
|
и возможному состоянию |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
= 4, |
|
1 |
= 3, |
|
1 |
= 1, |
|
1 |
= 2, |
1 |
= 1 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
природы |
|
|
, |
|
|
|
|
— минимальное значение элемента в столбце матрицы. |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Матрица рисков |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Проекты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Состояние природы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
21 |
|
|
|
|
22 |
|
|
33 |
|
64 |
|
|
|
|
65 |
|
|
|
|
Макс. |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
8 |
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
0 |
|
4 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
7 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
2 |
|
6 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
||||
|
Вывод: наименьший5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
проекта . |
||||||||||||||
|
уровень потерь получен при использовании |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. |
Оптимальное |
|
|
|
|
|
|
|
= 5 = 0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
||||||||||
Решение по критерию Гурвица |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
Показатель оптимизма |
|
|
1 |
|
|
. |
+ |
(1 − ) |
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min min |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
соотношение находится из соотношения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
min 1 |
= 4, |
|
|
|
|
Ri |
|
= 1, |
Sj |
|
|
|
|
= 1, |
|
|
Sj |
|
|
|
|
|
|
min 5= 3 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
min 2 |
|
min 3 |
|
min |
4 = 4, |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Sj |
|
|
1 |
= 8, |
|
|
|
Sj |
|
2 |
= 9, |
|
|
Sj |
3 |
= 6, |
|
|
Sj |
|
4 |
|
= 9, |
Sj |
5 |
= 9 |
|
|
||||||||||
|
|
max |
|
|
|
max |
|
max |
|
|
max |
|
max |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
Sj |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sj |
0.2 4 + 0.8 8 |
|
|
|
7.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sj |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ri |
|
|
0.2 1 + 0.8 9 |
|
Ri 7.4 |
= 5 |
( |
|
3) |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min |
|
|
0.2 1 + 0.8 6 |
= min |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
Вывод: наименьший |
|
0.2 3 + 0.8 9 |
|
|
7.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|||||||||||||||||||||
Ответы на вопросы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уровень0.2 4 +потерь0.8 9получен при8использовании проекта |
|
1. Неопределенность — ситуация, в которой полностью неизвестна вероятность совершения события, т. е. исходы не могут быть связаны с каким-либо распределением вероятности.
2. Математическая модель задачи принятия решений в условиях
неопределенности — матрица с |
|
-возможными действиями (альтернативами) и |
|||||||
-состояниями ( |
условиями). |
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
||
|
1 |
|
1 1 |
|
|
1 2 |
|
1 |
|
|
2 |
|
2 1 |
|
|
2 2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
3. Риск— это вероятностьвозможнойнежелательнойпотери чего-либо при плохом
стечении обстоятельств.
4. Матрица рисков (потерьmax) определяется, −по следующей, , еслиформуле−:доход
, = Rk , −min , , если −потери
Rk
5. Критерий максимина (минимакса).
• Основа на консервативном подходе и осторожном поведении лица, принимающего решение.
|
• Сводится к выбору наименьшей альтернативы из наибольших или, наоборот, |
||||||||||||||||||||
|
|
из наибольшей альтернативы из наименьших. |
, |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
max(min) min(max)j |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
• Наилучшим решением является то, которое обеспечивает |
|
|
|
|||||||||||||||||
6. |
Критерий Сэвиджа. |
|
Ri |
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
• |
Стремится |
смягчить |
|
|
определенный |
|
|
|
консерватизм |
минимаксного |
||||||||||
|
|
(максиминного) критерия путем замены матрицы платежей (выигрышей или |
|||||||||||||||||||
|
|
проигрышей) матрицей рисков (потерь), которые определяются следующим |
|||||||||||||||||||
|
|
образом: |
|
max |
, − |
, , |
|
если −доход |
|
||||||||||||
|
|
, = |
Rk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
−min |
, , |
если −потери |
|
||||||||||||
|
|
|
|
, |
, |
||||||||||||||||
|
|
во всех случаях определяют |
|
, |
|
выигрышами или потерями, |
|||||||||||||||
|
• Независимо от того,является ли |
Rk |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
критерий. |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
величину потерь лица, принимающего решения. |
|||||||||||||
|
|
Следовательно, к рискам |
|
|
можно применять только минимаксный |
||||||||||||||||
7. |
Критерий Лапласа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
• |
Опирается |
на принцип |
|
недостаточного |
|
обоснования, |
который гласит, что |
|||||||||||||
|
• |
причин считать их различными1.. |
|
|
|
|
|
|
|
( ) |
неизвестно, то нет |
||||||||||
|
|
поскольку распределение вероятностей состояния |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
( 1) = ( 2) = = ( ) |
= |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
max (min) 1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
• Наилучшим решением является то, которое обеспечивает |
|
|
|
i=1
8.Критерий Гурвица и показатель оптимизма.
•Охватывает ряд различных подходов к принятию решений — от наиболее
оптимистичного до наиболее пессимистичного (консервативного). Для описания склонности лица к оптимизму0 ≤ используется≤ 1 параметр оптимизма
•Если = 0, критерий Гурвица становится консервативным, так как его применение эквивалентно применению обычного минимаксного критерия.
4
•Если = 1, критерий Гурвица становится слишком оптимистичным, ибо рассчитывает на наилучшее из наилучших условий.
•Степень оптимизма (или пессимизма[0,) можно1] конкретизировать надлежащим выбором величины из интервала . При отсутствии= 0.5ярко выраженной склонности к оптимизму или пессимизму выбор представляется Если .представляют собой доходы, то( )• разумным
|
|
maxR |
maxS |
|
|
|
+ |
1 − |
minS |
|
|
|
||
|
|
, |
|
|
, |
|||||||||
• Если |
|
min |
min , |
+ |
(1 − ) max |
|
, |
|
||||||
|
представляютi |
собойj |
потери, то |
j |
|
|
|
|||||||
|
|
Ri |
|
Sj |
|
|
|
|
|
|
Sj |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5