数学建模常见评价模型简介

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1、WORD可编辑文档常见评价模型简介评价类数学模型是全国数学建模竞赛中经常出现的一类模型，如2005年全国赛A题长江水质的评价问题，2008年B题高校学费标准评价体系问题等。主要介绍三种比较常用的评价模型：层次分析模型，模糊综合评价模型，灰色关联分析模型，以期帮助大家了解不同背景下不同评价方法的应用。层次分析模型层次分析法(AHP)是根据问题的性质和要求，将所包含的因素进行分类，一般按目标层、准则层和子准则层排列，构成一个层次结构，对同层次内诸因素采用两两比较的方法确定出相对于上一层目标的权重，这样层层分析下去，直到最后一层，给出所有因素相对于总目标而言，按重要性程度

2、的一个排序。其主要特征是，它合理地将定性与定量决策结合起来，按照思维、心理的规律把决策过程层次化、数量化。运用层次分析法进行决策，可以分为以下四个步骤：步骤1建立层次分析结构模型深入分析实际问题，将有关因素自上而下分层(目标—准则或指标—方案或对象)，上层受下层影响，而层内各因素基本上相对独立。步骤2构造成对比较阵对于同一层次的各元素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，借助1~9尺度，构造比较矩阵；步骤3计算权向量并作一致性检验由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重，并进行一致性检验，若通过，则最大特征根对应的特征向量做为权向量。步骤4计算组合权向量(

3、作组合一致性检验)组合权向量可作为决策的定量依据通过一个具体的例子介绍层次分析模型的应用。例(选择旅游地决策问题)如何在桂林、黄山、北戴河3个目的地中按照景色、费用、居住条件、饮食、旅途条件等因素进行选择。步骤1建立系统的递阶层次结构将决策问题分为3个层次：目标层O，准则层C，方案层P；每层有若干元素，各层元素间的关系用相连的直线表示。技术资料专业分享WORD可编辑文档C5旅途选择旅游地P2黄山P1桂林P3北戴河C3居住C1景色C2费用C4饮食目标层准则层方案层图1选择旅游地的层次结构步骤2构造比较矩阵元素之间两两对比，对比采用美国运筹学家A.L.Saaty教授提出

4、的1~9比率标度法(表1)对不同指标进行两两比较，构造判断矩阵。标度值含义1两因素相比，具有同等重要性3两因素相比，前者比后者稍重要5两因素相比，前者比后者明显重要7两因素相比，前者比后者强烈重要9两因素相比，前者比后者极端重要2、4、6、8表示上述相邻判断的中间值以上各数值的倒数若指标与指标比较相对重要性用上述之一数值标度，则指标与指标的相对重要性用上述数值的倒数标度表11~9标度的含义设要比较各准则对目标O的重要性，记判断矩阵为显然，A是正互反阵。步骤3计算被比较元素对于该准则的相对权重技术资料专业分享WORD可编辑文档(1)一致阵的定义与性质一致阵的定义要由A

5、确定对目标O的权向量，我们首先考察一致矩阵的性质。称满足的正互反阵为一致阵。例如一致矩阵的性质矩阵A的秩为1，A的唯一非零特征根为。矩阵A的任一列向量是对应于的特征向量。矩阵A的归一化特征向量可作为权向量。然而，我们构造的成对比较矩阵中，由，可以得到，而事实上。因此矩阵A并不是一致阵，事实上在大多情况下我们构造的成对比较矩阵都不是一致阵。对于这样的矩阵我们如何来确定权向量呢？我们通常的作法是：对于不一致(但在允许范围内)的成对比较阵A，建议用对应于最大特征根l的特征向量作为权向量。(2)一致性检验（确定成对比较阵不一致的允许范围），计算权向量。已知阶一致阵的唯一非零

6、特征根为，可证：阶正互反阵最大特征根,且时为一致阵。一致性指标：，CI越大，不一致性越严重。随机一致性指标：随机产生多个矩阵，将每个矩阵的一致性指标相加然后取平均值得到RI。技术资料专业分享WORD可编辑文档n1234567891011RI000.580.901.121.241.321.411.451.491.51表2Saaty的随机一致性指标注：标2中的表示成对比较阵的维数。一致性比率如果，构造的成对比较矩阵A通过一致性检验。步骤4计算组合权向量记第2层(准则层)对第1层(目标层)的权向量为同样求第3层(方案层)对第2层每一元素(准则层)的权向量构造矩阵则第3层(

7、方案层)对第1层(目标层)的组合权向量以此类推，第s层对第1层的组合权向量其中是由第p层对第p-1层权向量按列组成的矩阵。层次分析法的应用1、应用领域：经济计划和管理，能源政策和分配，人才选拔和评价，生产决策，交通运输，科研选题，产业结构，教育，医疗，环境，军事等。2、处理问题类型：决策、评价、分析、预测等。3、建立层次分析结构模型是关键一步，要有主要决策层参与。4、构造成对比较阵是数量依据，应由经验丰富、判断力强的专家给出。层次分析法的若干问题2.当层次结构不完全或成对比较阵有空缺时怎样用层次分析法？不完全层次结构上层每一元素与下层所有元素相关联，这种层次结构