Wspomaganie decyzji. UTA - Funkcja uż yteczności

Podobne dokumenty
Optymalizacja wielokryterialna

WSPOMAGANIE DECYZJI - MIŁOSZ KADZIŃSKI LAB VIII ASSESS

WIELOKRYTERIALNE WSPOMAGANIE DECYZJI METODA UTA

Szeregi o wyrazach dodatnich. Kryteria zbieżności d'alemberta i Cauchy'ego

Finanse i Rachunkowość studia niestacjonarne Wprowadzenie do teorii ciągów liczbowych (treść wykładu z 21 grudnia 2014)

Wykład 4. Określimy teraz pewną ważną klasę pierścieni.

PROBLEM: SORTOWANIE PRZEZ ODWRÓCENIA METODA: ALGORYTMY ZACHŁANNE

ANALIZA WIELOKRYTERIALNA

EKONOMIA wykład 3 TEORIA WYBORU KONSUMENTA. Prowadzący zajęcia: dr inż. Magdalena Węglarz Politechnika Wrocławska Wydział Informatyki i Zarządzania


FORD FOCUS Focus_346_ _V4_cover.indd /12/ :34

FORD FOCUS Focus_346_2012_V5_cover.indd 1 27/10/ :51

Matematyka dyskretna. Andrzej Łachwa, UJ, /10

0 + 0 = 0, = 1, = 1, = 0.

9 Funkcje Użyteczności

Wykład z równań różnicowych

1 Działania na zbiorach

Problemy optymalizacyjne - zastosowania

Chcąc wyróżnić jedno z działań, piszemy np. (, ) i mówimy, że działanie wprowadza w STRUKTURĘ ALGEBRAICZNĄ lub, że (, ) jest SYSTEMEM ALGEBRAICZNYM.

FUNKCJE LICZBOWE. Na zbiorze X określona jest funkcja f : X Y gdy dowolnemu punktowi x X przyporządkowany jest punkt f(x) Y.

FUNKCJA LINIOWA - WYKRES

Wykład 16. P 2 (x 2, y 2 ) P 1 (x 1, y 1 ) OX. Odległość tych punktów wyraża się wzorem: P 1 P 2 = (x 1 x 2 ) 2 + (y 1 y 2 ) 2

R n = {(x 1, x 2,..., x n ): x i R, i {1,2,...,n} },

Relacje. opracował Maciej Grzesiak. 17 października 2011

I kolokwium ze Wstępu do Teorii Miary

Funkcje wymierne. Funkcja homograficzna. Równania i nierówności wymierne.

Wykład 1. Na początku zajmować się będziemy zbiorem liczb całkowitych

FUNKCJA LINIOWA - WYKRES. y = ax + b. a i b to współczynniki funkcji, które mają wartości liczbowe

020 Liczby rzeczywiste

7. CIĄGI. WYKŁAD 5. Przykłady :

Definicja i własności wartości bezwzględnej.

FUNKCJE. (odwzorowania) Funkcje 1

FUNKCJE LICZBOWE. x 1

Logarytmy. Funkcje logarytmiczna i wykładnicza. Równania i nierówności wykładnicze i logarytmiczne.

Pisemny egzamin dyplomowy. na Uniwersytecie Wroc lawskim. na kierunku matematyka. zadania testowe. 22czerwca2009r. 60 HS-8-8

IX. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Funkcja dwóch i trzech zmiennych - pojęcia podstawowe. - funkcja dwóch zmiennych,

WIELOKRYTERIALNE PORZĄDKOWANIE METODĄ PROMETHEE ODPORNE NA ZMIANY WAG KRYTERIÓW

Niepewności pomiarów

3. Macierze i Układy Równań Liniowych

CIĄGI wiadomości podstawowe

Funkcje dwóch zmiennych

ZAGROŻENIE KRADZIEŻAMI SAMOCHODÓW W POSZCZEGÓLNYCH WOJEWÓDZTWACH W 2012 R.

Znaleźć wzór ogólny i zbadać istnienie granicy ciągu określonego rekurencyjnie:

Jak łatwo zauważyć, zbiór form symetrycznych (podobnie antysymetrycznych) stanowi podprzestrzeń przestrzeni L(V, V, K). Oznaczamy ją Sym(V ).

1.1 Definicja. 1.2 Przykład. 1.3 Definicja. Niech G oznacza dowolny, niepusty zbiór.

Grupy. Permutacje 1. (G2) istnieje element jednostkowy (lub neutralny), tzn. taki element e G, że dla dowolnego a G zachodzi.

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do obliczania niepewności pomiarowych

Końcoworoczne kryteria oceniania dla klasy II z matematyki przygotowały mgr Magdalena Murawska i mgr Iwona Śliczner

WZÓR OGÓLNY CIĄGU GEOMETRYCZNEGO

Ciała i wielomiany 1. przez 1, i nazywamy jedynką, zaś element odwrotny do a 0 względem działania oznaczamy przez a 1, i nazywamy odwrotnością a);

Rachunek prawdopodobieństwa

5.1 Stopa Inflacji - Dyskonto odpowiadające sile nabywczej

10. Elementy kombinatoryki geometrycznej: suma kątów wielokąta,

STANDARDY WYMAGAŃ W ZAKRESIE WIEDZY MATEMATYCZNEJ UCZNIA KLASY IV W ROZBICIU NA OCENY

2. FUNKCJE. jeden i tylko jeden element y ze zbioru, to takie przyporządkowanie nazwiemy FUNKCJĄ, lub

Teoria popytu. Popyt indywidualny konsumenta

3. FUNKCJA LINIOWA. gdzie ; ół,.

Redakcja Radia TOK FM Olga Chojnacka

Wykład 3 Równania rózniczkowe cd

Katalog wymagań programowych na poszczególne stopnie szkolne

METODY BADAŃ NA ZWIERZĘTACH ze STATYSTYKĄ wykład 3-4. Parametry i wybrane rozkłady zmiennych losowych

1. Funkcje monotoniczne, wahanie funkcji.

Wykład 4 Przebieg zmienności funkcji. Badanie dziedziny oraz wyznaczanie granic funkcji poznaliśmy na poprzednich wykładach.

FUNKCJE. Kurs ZDAJ MATURĘ Z MATEMATYKI MODUŁ 5 Teoria funkcje cz.1. Definicja funkcji i wiadomości podstawowe

Zajęcia nr. 3 notatki

Układy równań i nierówności liniowych

Przykładami ciągów, które Czytelnik dobrze zna (a jeśli nie, to niniejszym poznaje), jest ciąg arytmetyczny:

Katalog wymagań programowych na poszczególne stopnie szkolne

Programowanie celowe #1

Funkcja liniowa - podsumowanie

Przedmiotowy system oceniania Wymagania na poszczególne oceny,,liczy się matematyka

VII. Elementy teorii stabilności. Funkcja Lapunowa. 1. Stabilność w sensie Lapunowa.

wagi cyfry pozycje

Pochodna funkcji odwrotnej

Teoria miary. WPPT/Matematyka, rok II. Wykład 5

Optymalizacja ciągła

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

P (A B) = P (A), P (B) = P (A), skąd P (A B) = P (A) P (B). P (A)

Gry o sumie niezerowej

4. O funkcji uwikłanej 4.1. Twierdzenie. Niech będzie dana funkcja f klasy C 1 na otwartym podzbiorze. ϕ : K(x 0, δ) (y 0 η, y 0 + η), taka że

FUNKCJA LINIOWA, RÓWNANIA I UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH

Kurs ZDAJ MATURĘ Z MATEMATYKI MODUŁ 6 Teoria funkcje cz. 2

Przekladnie kierownicze

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI DLA KLASY VI ROK SZKOLNY 2015/2016 PROGRAM NAUCZANIA MATEMATYKA 2001 DLA KLAS 4 6 SZKOŁY PODSTAWOWEJ

Matematyka II. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr letni 2018/2019 wykład 13 (27 maja)

Laboratorium 5: Tablice. Wyszukiwanie binarne

Treści programowe. Matematyka 1. Efekty kształcenia. Literatura. Warunki zaliczenia. Ogólne własności funkcji. Definicja 1. Funkcje elementarne.

Wymagania edukacyjne niezbędne do uzyskania poszczególnych śródrocznych ocen klasyfikacyjnych z matematyki klasa 2 (oddział gimnazjalny)

LI Olimpiada Matematyczna Rozwiązania zadań konkursowych zawodów stopnia trzeciego 3 kwietnia 2000 r. (pierwszy dzień zawodów)

Przykładowe rozwiązania

Wykład z modelowania matematycznego. Zagadnienie transportowe.

Funkcje - monotoniczność, różnowartościowość, funkcje parzyste, nieparzyste, okresowe. Funkcja liniowa.

Weryfikacja hipotez statystycznych. KG (CC) Statystyka 26 V / 1

15. Macierze. Definicja Macierzy. Definicja Delty Kroneckera. Definicja Macierzy Kwadratowej. Definicja Macierzy Jednostkowej

UBEZPIECZENIA NA ŻYCIE

G. Plebanek, MIARA I CAŁKA Zadania do rozdziału 1 28

Zapisujemy to symbolicznie jako równość:. Mówimy też, że ciąg posiada granicę niewłaściwą (równą nieskończoności).

NADKOLA Możliwe są dodatkowe rabaty w zależności od zamawianej ilości. AUDI Nr artykułu Numer OE

Transkrypt:

Wspomaganie decyzji UTA - Funkcja uż yteczności Poję cie funkcji użyteczności wprowadza się, aby ustalić ogólną jakoś ć wariantu. Funkcja dokonuje agregacji wszystkich kryteriów do jednej wartoś ci. Pozwala to na uszeregowanie wariantów w ranking, czyli porządkowanie. Wariant x o lepszej wartoś ci użytecznoś ci jest preferowany nad wariant y o wartoś ci gorszej (zapisujemy to jako xpy). Warianty o tych samych wartoś ciach użytecznoś ci są nierozróżnialne (czyli xiy). Generalnie powinno zachodzić: im wię ksza użytecznoś ć (wartoś ć funkcji użytecznoś ci) danego wariantu, tym ten wariant lepszy (bardziej preferowany przez decydenta). Prostą formą funkcji użytecznoś ci jest suma, czyli tzw. postać addytywna. Wprowadź my oznaczenia g (x) wartoś ć wariantu na pierwszym kryterium (np. szybkoś ć czy cena danego samochodu), g 2 (x) - na drugim kryterium, itp. Wartoś ć użytecznoś ci (którą bę dziemy nazywali póź niej użytecznoś cią globalną lub całkowitą) oznaczymy przez U(x), nie może być ona po prostu sumą wartoś ci na kryteriach, gdyż mogą być one w różny sposób skalowane, np. prę dkoś ć maksymalna samochodu przyjmuje wartoś ci rzę du 200 (km/h), podczas gdy cena rzę du 50 tysię cy (zł)! Do tego im mniejsza cena, tym lepiej (kryterium koszt), stąd cena nie może dodawać się do użytecznoś ci (raczej powinna się odejmować w tym sensie, że im wię ksza cena, tym niższa użytecznoś ć wariantu). Stąd na każdym kryterium należy zdefiniować preferencje decydenta dotyczącą tylko tego kryterium. Taką funkcję preferencji nazywamy cząstkową funkcją uż yteczności i bę dziemy oznaczali u i (g i ). Przykład: Funkcja czą stkowa dla ceny mogłaby schematycznie wyglą dać w następują cy sposób: u i (g i ) g i 0 000zł 30 000zł 50 000zł Widać, że przy niskich cenach wartość funkcji (a zarazem preferencja decydenta) jest duża (wolimy niskie ceny) i spada ze wzrastają cą ceną. Wartość funkcji waha się w przedziale 0. Jest to użyteczność czą stkowa, ponieważ określa ona preferencje tylko w zależności od jednego kryterium. Dopiero złożenie wszystkich wartości użyteczności czą stkowych da użyteczność globalną, czyli ogólną jakość wariantu. Teraz można już porównywać warianty, gdyż z każdym kryterium stowarzyszona jest funkcja cząstkowa, ma wartoś ci w podobnym przedziale i zawsze zachodzi, że im wię ksza

2 wartoś ć użytecznoś ci tym lepiej (bo oznacza to preferencję ), nawet przy kryterium typu koszt (strata). Globalna funkcja użytecznoś ci U(x) wyraża się wtedy wzorem: U (x) = m i= u i (g i (x)) gdzie m to liczba kryteriów. Tym samym bierzemy dany wariant x, który ma wartoś ci g (x), g 2 (x),..., g m (x) na kryteriach (ogólnie piszemy g i (x) na i-tym kryterium), wyznaczamy wartoś ci funkcji użytecznoś ci cząstkowej u (g (x)), u 2 (g 2 (x)),..., u m (g m (x)) i je sumujemy, a wtedy dostaniemy użytecznoś ć globalną. Zakładamy, że maksymalną wartoś cią globalnej użytecznoś ci jest i pojawi się dla wariantu, który miałby możliwie najlepsze wartoś ci na wszystkich kryteriach (taki idealny wariant), a minimalną 0 (przy najgorszych możliwych wartoś ciach). Pytanie: czy brak wag przed kryteriami oznacza, że każde kryterium jest tak samo ważne? Założ enia metody UTA W metodzie UTA (Utility Additive) tworzymy funkcje cząstkowe użytecznoś ci, a na ich podstawie globalną funkcję użytecznoś ci. Skąd bierzemy informację o preferencjach decydenta? Nie każemy mu samemu tych funkcji wyznaczyć, gdyż jest to trudne i mało czytelne i zapewne mało kto potrafiłby w tym momencie taką funkcję samemu ułożyć. Zamiast tego każemy mu wybrać podzbiór wariantów (tzw. zbió r referencyjny), które dobrze zna i których jest pewien, a nastę pnie uszeregować je w ranking od najlepszego do najgorszego. Przykład: Decydent chce dokonać wyboru samochodu podstawowej klasy. Spośród wszystkich możliwych samochódów wybiera pięć, do których preferencji jest pewien: Renault Clio, Volkswagen Polo, Opel Corsa, Fiat Punto i Toyota Corolla. Następnie ustawia je w ranking: najchętniej wybrałby Toyotę, następnie Corsę, potem Clio, póź niej Volkswagena, a zdecydowanie nie chciałby kupić Fiata Punto, więc stawia go bez wahania na ostatniej pozycji :) Oczywiście, inne samochody też wchodzą w rachubę, powyższy zbiór jest tylko zbiorem referencyjnym. Gdy na jego podstawie zostaną określone funkcje użyteczności, może okazać się, że jakiśinny samochód byłby jeszcze lepszy od Toyoty. Uwaga: Warianty mogą być ex-aequo postawione na tej samej pozycji! Tym samym w rankingu można użyć relacji preferencji (jeden wariant jest wyżej w rankingu od drugiego) lub nierozróżnialnoś ci (dwa warianty na tej samej pozycji). Nastę pnie na podstawie powyższego rankingu, biorąc pod uwagę mocne i słabe strony wybranych wariantów tworzone są cząstkowe funkcje użytecznoś ci. Używa się do tego metody programowania liniowego, która zostanie przy odrobinie szczęścia przedstawiona na wykładzie. Tworzy się problem programowania liniowego i dopasowuje się odpowiednie współczynniki liniowe funkcji tak, aby wybrany przez decydenta ranking można było odtworzyć za pomocą funkcji. Innymi słowy funkcje tworzone są w taki sposób, aby kolejnoś ć wśród wariantów ze zbioru referencyjnego nie zmieniła się, tzn. aby pierwszy wariant otrzymał najwię kszą użytecznoś ć spoś ród wybranych wcześ niej, itp. 2

3 Przykład: Na podstawie metody simpleks programowania liniowego wygenerowane zostały funkcje użyteczności czą stkowe. Przyjmijmy dla prostoty tylko dwa kryteria - cena oraz moc silnika (bardzo upraszcza to problem, ale pamiętajmy, że to dydaktyka!): Samochód Cena (zł) Moc (KM) Renault Clio 44 500 70 Volkswagen Polo 50 900 75 Opel Corsa 4 00 80 Fiat Punto 37 000 60 Toyota Corolla 56 000 97 Wygenerowane zostały następują ce funkcje użyteczności na podstawie rankingu: 0,6 Cena uż yteczność czą stkowa 0,5 0,3 0, 0 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 Cena [zł] Moc silnika 0,6 Uż yteczność czą stkowa 0,5 0,3 0, 0 60 65 70 75 80 85 90 95 00 Moc [KM] 3

4 Na ich podstawie możemy wyznaczyć wartości użyteczności czą stkowych i użyteczności globalnej: Samochód Wartość Ceny u (g ) Mocy u 2 (g 2 ) Użyteczność globalna Renault Clio 0,55 0,355 Volkswagen Polo 0,09 5 0,34 Opel Corsa 0,89 0,3 89 Fiat Punto 9 0 9 Toyota Corolla 0,04 7 0,5 Widać, że został odtworzony ranking na podstawie użyteczności globalnej. Uwaga: Przekonaj się czy potrafisz odpowiedzieć na nastę pujące pytania:. Mając funkcje użytecznoś ci i warianty x oraz y z brakującymi wartoś ciami na danych kryteriach uzupełnij tak wartoś ci, aby wariant x był preferowany nad y Przykład: wybierzmy dwa inne samochody: ToyotęYaris (cena 40 000, nieznana ilość KM) oraz Peugeota 206 (cena 38 000, 60 KM). Mają c dane powyższe funkcje (te z poprzedniego przykładu) użyteczności, powiedz, ile KM powinna mieć co najwyżej Toyota, aby była gorsza (miała mniejszą użyteczność globalną ) od Peugeota? Odpowiedź : Peugeot ma 6 użyteczności na cenie i 0 na mocy silnika, razem 6 (globalna użyteczność ), Toyota ma na cenie, stą d aby była gorsza od Peugeota (miała mniejszą globalną użyteczność ), musiałaby mieć mniej niż 0,06 użyteczności czą stkowej na mocy silnika, czyli mniej niż 63 KM. 2. Mając dane warianty wraz z wartoś ciami na kryteriach oraz funkcje użytecznoś ci (cząstkowe) narysuj tak brakującą funkcję użytecznoś ci cząstkowej, aby warianty były (np.) identyczne? Przykład: Niech Yaris z poprzedniego przykładu ma 70KM. Narysuj tak funkcję użyteczności dla ceny, aby był preferowany nad Peugeota. Funkcja użyteczności dla mocy jest dana (taka, jak w poprzednim przykładzie). Odpowiedź : W tym wypadku można przyjąć dla ceny również funkcję z poprzedniego przykładu, ale nie jest to oczywiście jedyna można naszkicować każdą inna, byle sięzgadzała użyteczność globalna (dla Yarisa musi być wyższa) Mając funkcje cząstkowe możemy za ich pomocą ocenić wszystkie warianty, nie tylko zbiór referencyjny! Pozwala to na wybór najlepszego wariantu z całego zbioru, a najlepszym może okazać się wariant leżący poza zbiorem referencyjnym! (np. Ford Focus) Parametry i współczynniki Garś ć parametrów technicznych i uwag: funkcje cząstkowe nie muszą być liniowe, zakłada się, że są odcinkami liniowe przy czym liczba złamań jest parametrem, jaki należy podać. Oczywiś cie, im bardziej połamana funkcja tym lepiej da się dopasować do danych, ale zarazem tym bardziej skomplikowana, wartoś ci funkcji cząstkowych dla najgorszej możliwej wartoś ci na danym kryterium powinny wynosić zero, ui [ g (x)] = 0 i* 4

5 suma wartoś ci wszystkich funkcji cząstkowych dla najlepszych możliwych wartoś ci na danych kryteriach (czyli użytecznoś ć globalna wariantu idealnego składającego się z samych najlepszych wartoś ci na wszystkich kryteriach) musi k być równa, u g * i i (x) = i= funkcje użytecznoś ci muszą być monotoniczne (tzn. stale rosnące lub malejące). Nie zawsze da się dokładnie odtworzyć zadeklarowany ranking. Jeś li nie jest to możliwe, należy: zmienić zbiór referencyjny, lub zwię kszyć liczbę złamań funkcji cząstkowych (funkcja składa się z wię kszej iloś ci odcinków) Miarą zgodnoś ci rankingu z funkcjami (czyli poprawnoś ci opisu za pomocą funkcji lub jeszcze inaczej: zgodnoś ci funkcji użytecznoś ci z preferencjami decydenta) jest tzw. współczynnik Kendalla. Jego wartoś ć waha się w przedziale od - do, przy czym oznacza pełną zgodnoś ć, a - kompletny brak zgodnoś ci! Jak się go oblicza? Porównuje się dwa porządki (każdy wariant z każdym) jeden okreś lony przez decydenta, drugi uzyskany za pomocą funkcji użytecznoś ci. Każda para wariantów różnicą się w obu porządkach zmniejsza współczynnik Kendalla (maksymalnie wynosi on, może spaś ć do -). Jeś li współczynnik Kendalla nie jest równy, oznacza to, że nie udało się dokładnie opisać zbioru za pomocą funkcji. Trzeba zmienić zbiór referencyjny, lub przyjąć wię cej punktów złamań dla funkcji. 5