- •Введение
- •Методы моделирования и анализа детерминированных систем на основе анализа конечных изменений
- •Понятие и классификация факторного анализа функции многих переменных
- •Общая характеристика анализа конечных изменений
- •Модели лагранжева анализа конечных изменений
- •Методы лагранжева анализа конечных изменений
- •Графоструктурное моделирование лагранжева анализа конечных изменений
- •Прикладные аспекты лагранжева анализа конечных изменений
- •Основные понятия и определения
- •Различительные исчисления
- •Построение рабочих моделей анализа конечных изменений функций
- •Лагранжев анализ конечных изменений
- •Лагранжев анализ конечных изменений функций специальной структуры
- •Цепной лагранжев анализ конечных изменений и его модификации
- •Цепной анализ конечных изменений. Связи с интервальным анализом и экономическим факторным анализом
- •Цепной экономический факторный анализ
- •Зависимость от матрицы факторов
- •Зависимость от индивидуальных наборов параметров разной длины
- •Решение прикладных задач методами лагранжева анализа конечных изменений
- •Лагранжев анализ конечных изменений в оценке финансового состояния организации
- •Лагранжев анализ конечных изменений для структурной оптимизации объекта управления дорожным движением
- •Использование новых методов цепного лагранжева анализа конечных изменений для решения прикладных задач
- •Заключение
^′ ( ) = ′ |
( ( , ), ( , ))) ′ |
( , ), |
||
^′ ( ) = ′ ( ( , ), ( , ))) ′ ( , ), |
||||
^′ ( ) = ′ |
( ( , ), ( , ))) ′ |
(3.19) |
||
( , ), |
||||
^′ ( ) = ′ |
( ( , ), ( , ))) ′ |
( , ), |
||
можно записать частный случай (3.6) и обобщение (3.12), которое должно иметь номер (3.19) и представлено ниже как вторая часть цепного правила (3.20) АКИ для ФДП рассматриваемой специальной структуры. Последнее получено из сравнения (3.17) и (3.19) и выражает связь значений лагранжевых параметров , , в виде частного случая (3.7) и обобщения (3.13):
= ((( ) ) ) ) , = |
|
= ′ ( + (( ) ) , + (( ) ) ) ′ ( + , + ) + |
|
+ ′ ( + (( ) ) , + (( ) ) ) ′ ( + , + ) + |
|
+ ′ ( + (( ) ) , + (( ) ) ) ′ ( + , + ) + |
|
+ ′ ( + (( ) ) , + (( ) ) ) ′ ( + , + ) = |
|
= = ^ = (( ^) ) = |
|
= ′ ( ( + , + ), ( + , + )))× |
(3.20) |
× ′ ( + , + ) + |
|
+ ′ ( ( + , + ), ( + , + )))× × ′ ( + , + ) +
+ ′ ( ( + , + ), ( + , + )))× × ′ ( + , + ) +
+ ′ ( ( + , + ), ( + , + )))× × ′ ( + , + ) .
Специальная структура рассмотренных в данном разделе ФДП служит подготовкой к рассмотрению содержательного примера цепного АКИ,
аименно — цепного ЭФА.
3.2Цепной экономический факторный анализ
В цепном ЭФА ([1], раздел 2; [4], раздел 2.3) простейшей интерпретацией отклика является стоимость, а факторов — цена и объём продукта. Используются простейшие двухфакторные мультипликативные моде-
36
ли = и = и агрегирующая их аддитивная модель = + ; суперпозицией является четырёхфакторная аддитивно-мультипликативная модель ^ = + .
Непосредственное и лагранжево приращения зависимости = , с учётом ′ = , ′ = , связаны соотношением (3.14):
= ( + )( + ) − = + + =
=(( ) ) = ( + ) + ( + ) ,
(0,1),
откуда = |
1 |
, так что + |
1 |
= |
+ ( + ) |
= — в точности |
||
|
|
|
|
|
||||
2 |
2 |
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
средняя (а не некоторая промежуточная) точка интервала [ , + ]
( от — среднее), аналогично для ; поэтому для дальнейшего, упрощая обозначения, можно записать
= + . |
(3.21) |
Аналогично (3.15) в данном случае запишется в виде
= + . |
(3.22) |
Для аддитивной модели = + , с учётом ′ = ′ = 1, из (3.16) следует = + ; непосредственное и лагранжево приращения совпадают; параметр [0,1] может любым; в соотношении (1.17) он не участвует, так что с учётом (3.21), (3.22) оно записывается в виде
= + + + . |
(3.23) |
С другой стороны, для сложной функции ^ = + , с учётом
^′ = , ^′ = , ^′ = , ^′ = , сравнение лагранжева и непосредственного приращений приводит к = 12 и (3.19) совпадает с (3.17), то есть с (3.23).
Одна из задач цепного ЭФА — провести анализ двухфакторной аддитивной агрегирующей модели = + на основе её двухфакторного мультипликативного представления, аналогичного моделям и ; для
37
него используются обозначения = + = = . Лагранжев параметр для агрегирующей модели , обозначаемый (вместо для ) через , как и выше параметры , , равен 12, так что
= (( ) ) = + . |
(3.24) |
Переход от модели ^ = + к соответствующей модели ^ при интерпретации факторов и как объёмов основан на том, что соответствующий им фактор является аддитивным, = + , как и отклик
; фактор же — цена — аддитивным не является, ̸= + . Как и выше для , для аддитивного фактора непосредственное и лагранжево приращения совпадают; справедливы соотношения = + ,
= + .
Способ простой группировки в цепном ЭФА [1,4], с учётом = = ^ = = ^, заключается в получении из (3.23) при помощи алгебраических преобразований следующего представления для (3.24):
= [ + ] + [ + ] =
(3.25)
= · |
+ |
+ |
+ |
· . |
[ + |
+ ] |
Этим определены некоторые выражения для и неаддитивного фактора .
С другой стороны, способ усреднения неаддитивного фактора по аддитивному в цепном ЭФА [1,4], альтернативный способу простой группировки, основан на представлении
^ = |
^ |
· = |
+ |
· = ^ |
|
|
|
|
|||
|
+ |
||||
и использует непосредственные приращения ^ и (см. замечание после (2); при этом учитывается, что для непосредственное и лагранжево
38
приращения совпадают): |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
^ = [ |
( + )( + ) + ( + )( |
|
|
|
|
|
+ |
]+ |
||||
|
+ ) |
− |
|
|
||||||||
( + ) + ( + ) |
|
|
|
|
+ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.26) |
1 |
|
( + )( + ) + ( + )( + ) |
|
+ |
|
|||||||
+ |
|
[ |
|
|
|
|
− |
|
|
] . |
||
2 |
|
( + ) + ( + ) |
|
|
|
+ |
||||||
Тем самым при этом способе цепного ЭФА не используется лагранжево приращение фактора . Его формирование и определение соответствующего лагранжева параметра является самостоятельной задачей.
3.2.1 Функция четырёх переменных специальной структуры
Функция ^ = |
+ |
имеет частные производные |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
||||
′ = |
|
, |
′ = |
( − ) |
, |
′ = |
|
, |
′ = |
( − ) |
. |
||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
+ |
|
( + )2 |
|
+ |
|
( + )2 |
||||||
Её лагранжево приращение записывается в виде |
|
|
|||||||||||
|
(( ^) ) = |
|
+ |
|
|
· + |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||||||
|
( + ) + ( + ) |
|
|
||||||||||
+( + )[( − ) + ( − )] · + [( + ) + ( + )]2
+
+( + ) + ( + ) · +
+( + )[( − ) + ( − )] · [( + ) + ( + )]2
или, после преобразований,
(( ^) ) = {[( + )( + )] 2+
+[2( + )( + )] +
+[( + )( + ) + ( − )( + )]}/[( + ) + ( + )]2.
39
Соотношение (( ^) ) = , где непосредственное приращение ^
содержится в (3.26), приводит к квадратному уравнению относительно лагранжева параметра :
2 + + = 0,
коэффициенты которого
= ( + ) , = 2( + ) ,
где = ( + ) − ( + ) ,
= ( + )( + ) + ( − )( − ) − ( + )2 .
Решение этого уравнения в буквенных обозначениях входящих в него величин громоздко. Ограничимся некоторыми численными примерами.
Пример 3.4.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
4 |
3 |
2 |
1 |
= |
(1 + 4) · (2 + 3) + (3 + 2) · (4 + 1) |
|
− |
|
1 · 2 + 3 · 4 |
|
= 5 |
− |
14 |
= |
8 |
, |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
3 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
(2 + 3) + (4 + 1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 + 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
= (4 · 3 + 3 · 1) − (3 + 1) · |
8 |
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= (3 + 1) · |
10 |
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
310= |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
= 2 · (2 + 4) · |
|
= 40, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
= (2 + 4) · (2 · 4 + 4 · 2) + (3 − 1) · (2 · 1 − 4 · 3)− |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
−(2 + 4) · |
|
= 6 · 16 + 2 · (−10) |
|
− 36 · |
|
|
|
= |
−20, |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 + √ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
40 |
2 + 40 |
− 20 = 0, |
|
2 2 + 6 − 3 = 0 = − |
15 |
/ [0,1], |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
15 − 3 |
≈ |
3,873 − 3 |
= |
0,873 |
= 0,4365 |
|
[0,1]. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Пример 3.5.
40
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
5 |
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-2 |
-1 |
2 |
= |
(2 + 1) · (5 − 2) + (1 − 1) · (3 + 2) |
|
|
2 · 5 + 1 · 3 |
= |
9 |
|
|
13 |
= |
|
1 |
, |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
(5 |
− |
2) + (3 + 2) |
|
− |
5 + 3 |
1 |
|
|
|
− 8 |
−2 |
|||||||
|
|
|
8 |
||||||||||||||||
|
= (1 · (−2) + (−1) · 2) − ((−2) + 2) · − |
|
= −4, |
|
|
|
|||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
= ((−2) + 2) · |
(−2) |
= 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2 · (5 + 3) · (−4) = −64,
= (5 + 3) · (5 · 1 + 3 · (−1)) + (1 − 2) · (5 · 2 − 3 · (−2))−
−(5 + 3)2 · |
(−2) |
= 32, |
|
|
||||
|
|
|
1 |
|
|
|
||
0 2 − 64 + 32 = 0, |
|
|
|
|
|
1 |
[0,1]. |
|
− 1 = 0 = |
||||||||
|
||||||||
2 |
||||||||
Пример 3.6.
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1 |
2 |
3 |
= |
(1 + 1) · (1 − 1) + (1 + 2) · (1 + 3) |
|
1 · 1 + 1 · 1 |
= 3 1 = 2, |
||
|
(1 |
− |
1) + (1 + 3) |
− |
1 + 1 |
− |
|
|
|||||
= (1 · (−1) + 2 · 3) − (−1 + 3) · 2 = 1,
= (−1 + 3) · 1 = 2,
= 2 · (1 + 1) · 1 = 4,
= (1 + 1) · (1 · 1 + 1 · 2) + (1 − 1) · (1 · 3 − 1 · (−1))−
−(1 + 1)2 · 2 = 6 − 8 = −2,
√
2 2 + 4 − 2 = 0, 2 + 2 − 1 = 0 = −1 − 2 / [0,1],
√
= 2 − 1 ≈ 1,414 − 1 = 0,414 [0,1].
Таким образом, в соответствии с теоремой Лагранжа в каждом примере находится Лагранжев параметр, принадлежащий интервалу [0,1], что соответствует связи с интервальным анализом. Известно [3], что для векторной функции векторного аргумента = ( ), R , R , теорема о промежуточной точке с единой для всех составляющих функций
, = 1, ..., , промежуточной точкой, вообще говоря, не имеет места. Специальная формулировка теоремы Лагранжа для векторных функций 41
