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若选择队员i参加泳姿j 的比赛,记xij=1, 否则记xij=0
目标 函数
45
MinZ
cijxij
j1 i1
约束 每人最多入选泳姿之一 每种泳姿有且只有1人
条件
4
xij 1, i 1,5
j1
5
xij 1, j 1,4
i1
32
模型求解 输入LINDO求解
MIN 66.8x11+75.6x12+87x13+58.6x14 +… … +67.4x51+71 x52+83.8x53+62.4x54
22
4.计算总排序权向量并做一致性检验
计算最下层对最上层总排序的权向量。 利用总排序一致性比率
C R a 1 C1 Ia2C2 Iam CmI a 1R1 Ia2R2 Iam Rm I CR0.1
进行检验。若通过,则可按照总排序权向量表示的结果进 行决策,否则需要重新考虑模型或重新构造那些一致性比
j 1
m
a jbnj bn
j 1
20
层次总排序的一致性检验
设 B层 B1,B2,对上,B 层n( 层)中因A素
Aj(j1,2,,m )
的层次单排序一致性指标为
CI
,随机一致性指为
j
RI,j
则层次总排序的一致性比率为:
C R a 1 C1 Ia2C2 Iam CmI a 1R1 Ia2R2 Iam Rm I
性越严重。用最大特征值对应的特征向量作为被比较因素对上
层某因素影响程度的权向量,其不一致程度越大,
引起的判断误差越大。因而可以用 n数值的大小来衡量
A 的不一致程度。
定义一致性指标
CI n
n 1
其中 n为 的A对角线元素之和,也为 的A特征根之和。
16
定义随机一致性指标 RI
随机构造500个成对比较矩阵 A1,A2,,A500
率 CR较大的成对比较矩阵。
23
三 层次分析法建模举例
1 旅游问题 2 (1)建模
Z
A1
A2 A3 A4 A5
B1
B2
B3
A1,A2,A3,A4,A5
分别分别表示景色、费用、 居住、饮食、旅途。
B1, B2, B3
分别表示苏杭、黄山、桂林。
24
(2)构造成对比较矩阵
1
A
2 1
4
1
2 1 1
A1
A2
Am
a1,a2,,am
B层n个因素对A中 上因 层素 Aj 为
B1
B 2
Bn
的层次单排序为
b 1 j,b 2 j, ,b nj(j 1 ,2 , ,m )
19
B层的层次总排序为: B1 : a1b11 a2b12 amb1m
即 B层第 个i因素对
B2 : a1b21 a2b22 amb2m
层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)这是 一种定性和定量相结合的、系统化的、层次化的分析方法。 过去研究自然和社会现象主要有机理分析法和统计分析法两 种方法,前者用经典的数学工具分析现象的因果关系,后者 以随机数学为工具,通过大量的观察数据寻求统计规律。近 年发展的系统分析是又一种方法,而层次分析法是系统分析 的数学工具之一。
nn
a11
a21 an1
a12 a22 an2
a1n a2n ann
9
10
旅游问题中,第二层A的各因素对目标层Z的影响 两两比较结果如下:
1 1/2 4 21 7 1/4 1/7 1 1/3 1/5 2 1/3 1/5 3
33 55 1/2 1/3 11 11
A1,A2,A3,A4,A5
数学建模常用模型
1
模型Ⅰ:层次分析法
2
问题1 选择旅游地 现有三个旅游胜地可供选择,分别为苏
杭、黄山、桂林,下面将作出旅游地的选 择。
3
面临各种各样的方案,要进行比较、判断、评价、最后 作出决策。这个过程主观因素占有相当的比重给用数学方法 解决问题带来不便。T.L.saaty等人20世纪在七十年代提出了 一种能有效处理这类问题的实用方法。
7
4 7 1
3
5 1 2
3
5 1
3
1 3
1 5
2
1
1
1
1
3
1
1
3 5
1 2 5
B1
1 2
1
2
1 5
1 2
1
1
B2 3
1 3 1
1
8 1
3
8 3 1
1
1
3
B3
1 1
1 1
3
3 3 1
1 3 4
1
B4
3
1
1
1 4
1
1
1
B5 1
1 1
1
4 1
4
表明 A通过了一致性验证。
26
对成对比较矩阵 B1,B2,B3,可B4以,B5
求层次总排序的权向量并进行一致性检验,结果如下:
k1 234 5
k 1 0.595 0.082 0.429 0.633 0.166
k 2 0.277 0.236 0.429 0.193 0.166 k 3 0.129 0.682 0.142 0.175 0.668 k 3.005 3.002 3 3.009 3 CI k 0.003 0.001 0 0.005 0
分别表示 景色、费用、 居住、饮食、 旅途。
11
由上表,可得成对比较矩阵
1
1 2
4
3
3
2 1 7 5 5
A
1 4
1 7
1
1 1 2 3
1 3
1 3
1 5
1 5
2 3
1 1
1
1
旅游问题的成对比较矩阵共有6个(一个5阶,5个3阶)。
问题:两两进行比较后,怎样才能知道,下层各因素对上 层某因素的影响程度的排序结果呢?
若成对比较矩阵不是一致阵,Saaty等人建议用其最大
特征根对应的归一化特征向量作为权向量 w,则
Aww
w w 1 ,w 2 , ,w n
这样确定权向量的方法称为特征根法.
定理: n阶互反阵 的A最大特征根
当且仅当 时n, 为A一致阵。
,n
15
由于 连续的依赖于 a,ij 则 比 大的n越多, 的不A一致
4
层次分析法(AHP)具体步骤:
✓明确问题 ✓递阶层次结构的建立 ✓建立两两比较的判断矩阵 ✓层次单排序 ✓层次综合排序
5
层次分析法的基本步骤
1 建立层次结构模型 一般分为三层,最上面为目标层,最下
面为方案层,中间是准则层或指标层。 若上层的每个因素都支配着下一层的所有因 素,或被下一层所有因素影响,称为完全层次结 构,否则称为不完全层次结构。
要比较它们对上一层某一准则(或目标)的影响程度,确定
在该层中相对于某一准则所占的比重。(即把 n个因素对上
层某一目标的影响程度排序)
上述比较是两两因素之间进行的比较,比较时取1~9尺度。
用 a ij 表示第 i 个因素相对于第 j个因素的比较结果,则
a ij
1 a ji
A aij
A则称为成对比较矩阵。
4 4 1
25
(3)计算层次单排序的权向量和一致性检验
成对比较矩阵 A的最大特征值 5.073
该特征值对应的归一化特征向量
0 . 2 ,0 6 . 4 ,0 3 7 . 0 ,0 5 5 . 0 ,0 5 9 . 1 9 10
则 CI5.07350.018 51
RI1.12
故 CR 0.0180.0160.1 1.12
6
建立选择旅游地层次结构
选择
旅游地
景
费
居
饮
旅
色
用
住
食
途
苏杭、
黄山、桂林
目标层Z 准则层A 方案层B
7
Z
A1
A2 A3 A4 A5
B1
B2
B3
A1,A2,A3,A4,A5
分别分别表示景色、费用、 居住、饮食、旅途。
B1, B2, B3
分别表示苏杭、黄山、桂林。
8
2 构造成对比较矩阵
设某层有 n个因素, X x 1 ,x 2 , ,x n
w
2
A w1
w w
n 1
w1 w2 1
w1
w w
n 2
wn
wn w2
1
13
即, aikakjaij i,j1 ,2,,n
但在例2的成对比较矩阵中,a237,a212,a134
a23a21a13
在正互反矩阵 A中,若
aika则kj称a为ij 一致阵A。
一致阵的性质:
1. aija 1 ji,aii1,i,j1,2,,n
RI k 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58
计算 CR 可k 知 B1,B2,B3,B 通4过,B一5致性检验。
27
(4)计算层次总排序权值和一致性检验
B 1 对总目标的权值为: 0 .5 90 .2 56 0 .0 3 80 .4 27 0 .4 5 20 .0 955 0 .6 30 .0 39 0 .1 9 60 .1 61 0 .0 3
2. A的各行成r比 an例 Ak, 1 则
3. A的最大特征根λ ( n,其 值余 ) n1-个 为
特征根均 0。 等于
4. A的任一列(行)都是对应于特征根 的n特征向量。 14