- •Принятие решений
- •Постановка задачи принятия решений в условиях неопределенности
- •Основные элементы задачи принятия решений
- •Принятие решений в условиях определенности
- •Принятие решений в условиях неопределенности
- •Критерий равновозможных состояний
- •Критерий пессимизма-оптимизма Гурвица
- •Критерий минимакса сожалений Сэвиджа
- •Принятие решений в условиях риска
- •Критерий максимума ожидаемых полезностей
- •Критерий наиболее вероятного состояния природы
- •Критерий минимума ожидаемых сожалений
- •Определение функции полезности
- •Основные аксиомы теории полезностей
Основные аксиомы теории полезностей
Формально можно говорить о том, что
полезность
есть функция дохода
,
т.е.
.
Если решение
ведет к одному из альтернативных уровней
дохода
,
и
,
то результатом решения будет один из
альтернативных уровней полезностей
,
и
.
Если известны вероятности
,
и
каждого из трех исходов, то ожидаемая
полезность решения
равна
![]()
Функция
также называется функцией полезности
фон Неймана-Моргенштерна.
Каждое решение, принятое в условиях
неопределенности или риска, можно
рассматривать как выбор лотереи
по всем альтернативным уровням дохода
,
где каждому уровню
дохода приписана вероятность
.
Вероятность
есть вероятность получения дохода
,
когда решение сделано. Поэтому можно
обозначитm лотерею
множеством пар
.
Таким образом, принятие решений
представляется как выбор одной из
альтернативных лотерей. Если субъект
должен выбрать одну из двух лотерей
и
,
то устанавливаются предпочтения
субъекта:
предпочтительнее
,
предпочтительнее
,
и
неразличимы.
Предположим, что имеются две лотерей с одним и тем же множеством альтернатив
![]()
Тогда каждая
вероятность
приводит к новой лотереи

Если лотереи
и
не имеют одних и тех же альтернатив, то
мы можем всегда взять объединение
всех возможных альтернатив и рассматривать
и
,
имеющие альтернативы из
.
При этом вероятности альтернатив из
,
не принадлежащих
равны нулю и наоборот. Любая лотерея
вида
называется составной.
Предположим теперь, что субъект
предпочитает лотерею
лотереи
.
Естественно ожидать, что если "смешать"
третью лотерею
с
и
,
то предпочтение
к
останется неизменным. Это рассуждение
определяет следующую аксиому:
Аксиома независимости. Выбор субъекта
лотереи удовлетворяет аксиоме
независимости, согласно которой всякий
раз, когда лотерея
предпочтительнее лотереи
,
то для любого
составная лотерея
предпочтительнее составной лотереи
для всех лотерей
.
Аксиома непрерывности. Выбор субъекта
лотереи удовлетворяет аксиоме
непрерывности, согласно которой всякий
раз, когда последовательность
вероятностей сходится к
,
т.е.
и лотерея
предпочтительнее лотереи
для всех
,
то
предпочтительнее лотереи
.
Теорема ожидаемой полезности. Пусть
- множество всех лотерей. Если функция
полезности субъекта
,
определенная на множестве лотерей
удовлетворяет аксиомам независимости
и непрерывности, то существует функция
полезности фон Неймана-Моргенштерна
,
зависящая от дохода
,
такая, что
для всех лотерей
.
Формально выбор типа поведения может
быть представлен следующим образом.
Рассмотрим лотерею с двумя призами
и
.
Также предположим, что функция полезности
является строго возрастающей. Ожидаемая
полезность этой лотереи -
,
а ожидаемое денежное вознаграждение -
.
Выигрыш в этом случае равен
![]()
Отрицательное
значение
говорит о том, что
![]()
Следовательно,
![]()
Это означает, что функция полезности
является выпуклой, что в свою очередь
означает, что ЛПР является ищущим риска.
Аналогично можно получить вогнутость
функции полезности для нерасположенного
рисковать субъекта. В этом случае
является положительным.
Пример (Определение величины страховки).Предположим, что субъект (ЛПР) имеет дом
стоимостью
руб. Существует вероятность
,
что дом может быть разрушен наводнением
или сгореть в пожаре. Предположим также,
что ЛПР может купить такую страховку,
что 1 руб. ее стоимости покрывается
рублями. Здесь
- страховая премия. За сколько купит
субъект страховку? Очевидно, что субъект
купит страховку, которая совместима с
его ощущением риска, т.е. соответствующую
его индивидуальной функции полезности
.
Используя теорему ожидаемой полезности,
можно утверждать, что величина страховки
,
которую бы заплатил субъект должна
максимизировать ожидаемую полезность
![]()
Это выражение получено из следующих
соображений. Если дом разрушен (вероятность
),
то его хозяин получит страховку
минус число
(страховые выплаты). С другой стороны,
с вероятностью
дом не будет разрушен. В этом случае его
стоимость будет равна
.
Если считать, что функция
определена только для положительных
доходов, то
.
Это гарантирует, что значения ожидаемой
полезности
находятся в интервале
.
Пусть
,
,
.
Тогда максимум
зависит от типа субъекта.
Случай 1. Субъект не расположен рисковать
и его функция полезности -
.
В этом случае
![]()
Дифференцируя
по
,
получим

Принимая
,
получаем
.
Случай 2. Субъект является ищущим риска
и его функция полезности -
.
В этом случае
![]()
Ожидаемая
полезность максимальна при
.
Это означает, что данный субъект вообще
не будет покупать страховку.
Случай 3. Субъект является нейтральным
к риску и
.
Тогда
Ожидаемая полезность максимальна
при
.
Пример (Выбор оптимального распределения
инвестиций, портфельная оптимизация).Предположим, что ЛПР имеет 10000 руб. для
инвестиций в акции и облигации. Пусть
акции имеют переменный доход, равномерно
распределенный со средним значением
10% и среднеквадратическим отклонением
2%. Облигации приносят четкий доход 5%.
ЛПР не расположен рисковать и его функция
полезности -
.
Учитывая функцию полезности, ЛПР выбирает
распределение инвестиций, которе
максимизирует функцию полезности. Пусть
- доля инвестиций в акции (
).
Ожидаемая полезность инвестора имеет
вид

где
- интервал возможного дохода от акций
и
- доход от акций.
Так как распределение дохода от акций
равномерное, то
и
.
Отсюда
и
.
Следовательно

Оптимальное
значение
равно 0.511, т.е. 51.1% денег следует вложить
в акции и 48.9% - в облигации.
