马尔科夫预测法完整版
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马尔可夫预测算法综述马尔可夫预测法以系统状态转移图为分析对象,对服从给定状态转移率、系统的离散稳定状态或连续时间变化状态进行分析马尔可夫预测技术是应用马尔可夫链的基本原理和方法研究分析时间序列的变化规律,并预测其未来变化趋势的一种技术。
方法由来马尔可夫是俄国的一位著名数学家 (1856—1922),20世纪初,他在研究中发现自然界中有一类事物的变化过程仅与事物的近期状况有关,而与事物的过去状态无关。
针对这种情况,他提出了马尔可夫预测方法,该方法具有较高的科学性,准确性和适应性,在现代预测方法中占有重要地位。
基础理论在自然界和人类社会中,事物的变化过程可分为两类:一类是确定性变化过程;另一类是不确定性变化过程。
确定性变化过程是指事物的变化是由时间唯一确定的,或者说,对给定的时间,人们事先能够确切地知道事物变化的结果。
因此,变化过程可用时间的函数来描述。
不确定性变化过程是指对给定的时间,事物变化的结果不止一个,事先人们不能肯定哪个结果一定发生,即事物的变化具有随机性。
这样的变化过程称为随机过程一个随机试验的结果有多种可能性,在数学上用一个随机变量(或随机向量)来描述。
在许多情况下,人们不仅需要对随机现象进行一次观测,而且要进行多次,甚至接连不断地观测它的变化过程。
这就要研究无限多个,即一族随机变量。
随机过程理论就是研究随机现象变化过程的概率规律性的。
客观事物的状态不是固定不变的,它可能处于这种状态,也可能处于那种状态,往往条件变化,状态也会发生变化状态即为客观事物可能出现或存在的状况,用状态变量表示状态:⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅⋅=⋅⋅⋅==,2,1,,2,1t N i i X t 它表示随机运动系统,在时刻),2,1( =t t 所处的状态为),2,1(N i i =。
状态转移:客观事物由一种状态到另一种状态的变化。
设客观事物有N E E E E ...,,321共 N 种状态,其中每次只能处于一种状态,则每一状态都具有N 个转向(包括转向自身),即由于状态转移是随机的,因此,必须用概率来描述状态转移可能性的大小,将这种转移的可能性用概率描述,就是状态转移概率。
案例九-马尔科夫预测案例九 马尔科夫预测一、 市场占有率的预测重点例1:在北京地区销售鲜牛奶主要由三个厂家提供。
分别用1,2,3表示。
去年12月份对2000名消费者进行调查。
购买厂家1,2和3产品的消费者分别为800,600和600。
同时得到转移频率矩阵为:3202402403601806036060180N ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭其中第一行表示,在12月份购买厂家1产品的800个消费者中,有320名消费者继续购买厂家1的 产品。
转向购买厂家2和3产品的消费者都是240人。
N 的第二行与第三行的含义同第一行。
(1) 试对三个厂家1~7月份的市场占有率进行预测。
(2) 试求均衡状态时,各厂家的市场占有率。
解:(1)用800,600和600分别除以2000,得到去年12月份各厂家的市场占有率,即初始分布0(0.4,0.3,0.3)p =。
用800,600和600分别去除矩阵N 的第一行、第二行和第三行的各元素,得状态转移矩阵:0.40.30.30.60.30.10.60.10.3P ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭于是,第k 月的绝对分布,或第 月的市场占有率为:00()(1,2,3,,7)k k P p P k p P =⋅=1k =时,()()10.40.30.30.40.30.30.60.30.10.520.240.240.60.10.3p ⎛⎫⎪== ⎪ ⎪⎝⎭2k =时,()()()220.40.30.30.520.240.240.4960.2520.252p P P ===3k =时,()()()330.40.30.30.4960.2520.2520.50080.24960.2496p P P === 类似的可以计算出4p ,5p ,6p 和7p 。
现将计算结果绘制成市场占有率变动表,如表所示:从表中可以看到,厂家1的市场占有率随时间的推移逐渐稳定在50%,而厂家2和厂家3的市场占有率随都逐渐稳定在25%.由于转移概率矩阵P 是正规矩阵,因此P 有唯一的均衡点μ。