Operační výzkum. Vícekriteriální hodnocení variant. Grafická metoda. Metoda váženého součtu.

Podobné dokumenty
Operační výzkum. Vícekriteriální programování. Lexikografická metoda. Metoda agregace účelových funkcí. Cílové programování.

VÍCEKRITERIÁLNÍ ROZHODOVANÍ

4 Kriteriální matice a hodnocení variant

Operační výzkum. Teorie her cv. Hra v normálním tvaru. Optimální strategie. Maticové hry.

Operační výzkum. Teorie her. Řešení maticových her převodem na úlohu LP.

4EK201 Matematické modelování. 10. Teorie rozhodování

7 Kardinální informace o kritériích (část 1)

Vícekriteriální hodnocení variant úvod

Operační výzkum. Síťová analýza. Metoda CPM.

Matematika (CŽV Kadaň) aneb Úvod do lineární algebry Matice a soustavy rovnic

0.1 Úvod do lineární algebry

Vícekriteriální programování příklad

4EK213 LINEÁRNÍ MODELY

Výběr lokality pro bydlení v Brně

1 Determinanty a inverzní matice

Operační výzkum. Vícekriteriální hodnocení variant. Grafická metoda. Metoda váženého součtu cv.

Postupy při hodnocení variant a výběru nejvhodnějšího řešení. Šimon Kovář Katedra textilních a jednoúčelových strojů

[1] Determinant. det A = 0 pro singulární matici, det A 0 pro regulární matici

5 Informace o aspiračních úrovních kritérií

Lineární algebra. Matice, operace s maticemi

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Socio-ekonomická evaluace aglomerace z hlediska potřeb a aktivit investorů

fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem na disciplíny společného základu (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.

Operační výzkum. Teorie her. Hra v normálním tvaru. Optimální strategie. Maticové hry.

příkladů do cvičení. V textu se objeví i pár detailů, které jsem nestihl (na které jsem zapomněl) a(b u) = (ab) u, u + ( u) = 0 = ( u) + u.

Operace s maticemi

( ) ( ) ( ) ( ) Skalární součin II. Předpoklady: 7207

CVIČNÝ TEST 19. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Kateřina Nováková. II. Autorské řešení 5 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) Základy lineárního programování VMAT, IMT 1 / 25

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Mgr. Tomáš Kotler. I. Cvičný test 2 II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Mgr. Tomáš Kotler. I. Cvičný test 2 II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

CVIČNÝ TEST 1. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 21 IV. Záznamový list 23

Vektorové podprostory, lineární nezávislost, báze, dimenze a souřadnice

CVIČNÝ TEST 17. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

Vybrané kapitoly z matematiky

(Cramerovo pravidlo, determinanty, inverzní matice)

1. Přímka a její části

14. přednáška. Přímka

MULTIKRITERIÁLNÍ ROZHODOVÁNÍ KOMPLEXNÍ HODNOCENÍ ALTERNATIV

55. ročník matematické olympiády

6 Ordinální informace o kritériích

Operační výzkum. Přiřazovací problém.

Seriál II.II Vektory. Výfučtení: Vektory

Poznámka. V některých literaturách se pro označení vektoru také používá symbolu u.

CVIČNÝ TEST 20. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

jevu, čas vyjmutí ze sledování byl T j, T j < X j a T j je náhodná veličina.

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

Lineární algebra. Soustavy lineárních rovnic

Matice. Předpokládejme, že A = (a ij ) je matice typu m n: diagonálou jsou rovny nule.

Matematika I, část I. Rovnici (1) nazýváme vektorovou rovnicí roviny ABC. Rovina ABC prochází bodem A a říkáme, že má zaměření u, v. X=A+r.u+s.

CVIČNÝ TEST 22. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

Operace s maticemi. 19. února 2018

Název: Tvorba obrázků pomocí grafického znázornění komplexních čísel

3.2. ANALYTICKÁ GEOMETRIE ROVINY

Vektory a matice. Obsah. Aplikovaná matematika I. Carl Friedrich Gauss. Základní pojmy a operace

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Modernizace studijního programu Matematika na PřF Univerzity Palackého v Olomouci CZ.1.07/2.2.00/28.

CVIČNÝ TEST 36. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Rozhodovací procesy 8

V předchozí kapitole jsme podstatným způsobem rozšířili naši představu o tom, co je to číslo. Nadále jsou pro nás důležité především vlastnosti

Lineární algebra - I. část (vektory, matice a jejich využití)

CVIČNÝ TEST 9 OBSAH. Mgr. Václav Zemek. I. Cvičný test 2 II. Autorské řešení 5 III. Klíč 17 IV. Záznamový list 19

CVIČNÝ TEST 5. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Václav Zemek. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 17 IV. Záznamový list 19

f(x) = arccotg x 2 x lim f(x). Určete všechny asymptoty grafu x 2 2 =

Mgr. Tomáš Kotler. I. Cvičný test 2 II. Autorské řešení 7 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

Circular Harmonics. Tomáš Zámečník

Analytická geometrie lineárních útvarů

5. Lokální, vázané a globální extrémy

GONIOMETRIE. 1) Doplň tabulky hodnot: 2) Doplň, zda je daná funkce v daném kvadrantu kladná, či záporná: PRACOVNÍ LISTY Matematický seminář.

VEKTORY. Obrázek 1: Jediný vektor. Souřadnice vektoru jsou jeho průměty do souřadných os x a y u dvojrozměrného vektoru, AB = B A

CVIČNÝ TEST 29. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Kateřina Nováková. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

0.1 Úvod do lineární algebry

Přijímací zkoušky z matematiky pro akademický rok 2016/17 NMgr. studium Učitelství matematiky ZŠ, SŠ

Základy matematiky pro FEK

Těleso racionálních funkcí

DEFINICE Z LINEÁRNÍ ALGEBRY

Kapitola 11: Vektory a matice:

Linearní algebra příklady

Otázku, kterými body prochází větev implicitní funkce řeší následující věta.

Matice. Přednáška MATEMATIKA č. 2. Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie FEM UO Brno kancelář 69a, tel

Kapitola 11: Vektory a matice 1/19

Analytická geometrie. c ÚM FSI VUT v Brně

i=1 Přímka a úsečka. Body, které leží na přímce procházející body a a b můžeme zapsat pomocí parametrické rovnice

CVIČNÝ TEST 15. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

CVIČNÝ TEST 11. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 19 IV. Záznamový list 21

Definice 13.1 Kvadratická forma v n proměnných s koeficienty z tělesa T je výraz tvaru. Kvadratická forma v n proměnných je tak polynom n proměnných s

SOUSTAVY LINEÁRNÍCH ROVNIC

1. LINEÁRNÍ ALGEBRA Vektory Operace s vektory... 8 Úlohy k samostatnému řešení... 8

Necht L je lineární prostor nad R. Operaci : L L R nazýváme

AVDAT Vektory a matice

CVIČNÝ TEST 41. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 7 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

CVIČNÝ TEST 2. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Václav Zemek. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

7 Analytické vyjádření shodnosti

5. cvičení z Matematiky 2

Symetrické a kvadratické formy

6. Vektorový počet Studijní text. 6. Vektorový počet

Transkript:

Operační výzkum Vícekriteriální hodnocení variant. Grafická metoda. Metoda váženého součtu. Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Inovace magisterského studijního programu Fakulty ekonomiky a managementu Registrační číslo projektu: CZ.1.07/2.2.00/28.0326

Vícekriteriální optimalizace patří sem úlohy, kdy daná řešení, resp. varianty, posuzujeme dle více kritérií. Problematiku vícekriteriální optimalizace dělíme na dvě podoblasti: Vícekriteriální hodnocení variant, VHV množina variant je konečná; úloha VHV je zadána kriteriální maticí. Určuje se pořadí variant od nejlepší po nejhorší při uvážení všech kriterií. Vícekriteriální programování, VP přípustných řešení je zpravidla nekonečně mnoho; úloha VP je zobecněním úloh lineárního programování vzhledem k počtu účelových funkcí.

Úvod do vícekriteriálního hodnocení variant Úloha vícekriteriálního hodnocení variant: p variant X 1, X 2,..., X p je hodnoceno podle k kritérií A 1, A 2,..., A k. Tato hodnocení tvoří tzv. kriteriální matici prvek y ij značí ohodnocení varianty X i podle kritéria A j, i = 1, 2,..., p, j = 1, 2,..., k. Y = (y ij), kde (1) Je třeba získat normalizovanou kriteriální matici R = (r ij). Z ní budeme vycházet.

Úvod do vícekriteriálního hodnocení variant Kritéria jsou maximalizační nebo minimalizační. Minimalizační kritéria se převádí na maximalizační vyjádřením úspor vůči nejhorší variantě, tj. y ij = max(y ij) y ij, i = 1, 2,..., p, j = 1, 2,..., k. (2) i V kriteriální matici Y = (y ij) jsou již všechna kritéria maximalizačního typu čím vyšší hodnota v daném sloupci, tím lepší varianta dle daného kritéria je. Stále jsou ale hodnoty v různých sloupcích v různých jednotkách (cena v Kč, spotřeba v l/100km, rozloha v ha, apod.) a tudíž neporovnatelné.

Úvod do vícekriteriálního hodnocení variant Proto se zavádí tzv. normalizovaná kriteriální matice R s prvky r ij = yij dj h j d j, i = 1, 2,..., p, j = 1, 2,..., k, kde (3) d j = min(y ij) a h j = max(y ij). i i Matice R = (r ij) má všechny prvky bezrozměrná čísla z intervalu 0, 1. Nyní již jsou hodnoty z různých sloupců (ohodnocení dle různých kritérií) navzájem porovnatelné.

Nedominované varianty V případě, kdy chceme určit jen jednu nejlepší (vítěznou) variantu, lze se omezit pouze na tzv. NEDOMINOVANÉ VARIANTY. Pokud k dané variantě X a existuje nějaká varianta X b, taková, že varianta X b je lepší podle všech kritérií než varianta X a, říkáme, že varianta X a je dominovanou variantou. Říkáme: Varianta X a je dominována variantou X b, nebo též Varianta X b dominuje variantu X a. Ve skutečnosti stačí, aby varianta X b byla lepší alespoň v jednom kritériu při alespoň stejných hodnotách v ostatních kritériích. Variantu, ke které neexistuje taková, jež by ji dominovala, nazýváme nedominovanou variantou.

Metody řešení V dalším popíšeme 2 metody, jak určit pořadí variant. Vždy se jedná o to, při zohlednění všech kritérií, získat nějakou jedinou kvantitativní charakteristiku pro každou variantu. Metody: grafická metoda, metoda váženého součtu. V obou metodách se vychází z normalizované kriteriální matice R.

Grafická metoda Zavádí se hvězdicový souřadnicový systém s poloosami A 1, A 2,..., A k. Dvě sousední poloosy spolu svírají úhel α = 2π = 360. k k Pro každou variantu X i potom vyneseme na jednotlivé poloosy A j příslušné hodnoty r ij, i = 1, 2,..., p, j = 1, 2,..., k. Každé dvě sousední hodnoty (na sousedních poloosách) spojíme úsečkou. V grafu je pak každá varianta X i zobrazena jako příslušný polygon obecně k-úhelník. Čím má potom daný polygon větší obsah, tím je příslušná varianta lepší. Daný polygon X i, tj. příslušný k-úhelník, lze rozdělit na k trojúhelníků, kde vždy známe jeden úhel (úhel α) a délky obou stran, které svírají tento úhel. Označíme-li tyto strany b, c, pak obsah trojúhelníku je dán vztahem S = 1 bc sin α. 2

Grafická metoda Obsah S polygonu X i je potom S(X i) = 1 2 sin α(ri1ri2 + ri2ri3 +... + r i,k 1r ik + r ik r i1). Jelikož hodnota sin α je stejná u všech variant, lze pořadí variant získat i pouhým porovnáním výrazů v závorkách, tj. součtů S (X i) = r i1r i2 + r i2r i3 +... + r i,k 1 r ik + r ik r i1.

Grafická metoda Obsah S polygonu X i je potom S(X i) = 1 2 sin α(ri1ri2 + ri2ri3 +... + r i,k 1r ik + r ik r i1). Jelikož hodnota sin α je stejná u všech variant, lze pořadí variant získat i pouhým porovnáním výrazů v závorkách, tj. součtů S (X i) = r i1r i2 + r i2r i3 +... + r i,k 1 r ik + r ik r i1.

Příklad Výběr zaměstnání Vybíráme z pěti pracovních příležitostí, hodnoceny jsou dle čtyř kritérií: A 1... plat [tis. Kč], A 2... hodinový úvazek [hod./den], A 3... počet dnů dovolené za rok, A 4... cany za oběd [Kč], Kriteriální matice je 0 Y = B @ 24 8, 5 25 30 22 8, 0 25 40 20 6, 0 20 60 25 8, 5 40 30 15 4, 0 15 40 Nalezněte množinu všech nedominovaných variant. Určete pořadí všech variant od nejlepší po nejhorší. Úlohu řešte graficky. 1 C A

Příklad Řešení: Kritéria maximalizační jsou: A 1, A 3; Kritéria minimalizační jsou: A 2 a A 4. Minimalizační převedeme na maximalizační dle vzorce (2), tj. vyjádříme úspory vůči nejhorší variantě pro dané kritérium. Získáme kriteriální matici 0 Y = B @ 24 0 25 30 22 0, 5 25 20 20 2, 5 20 0 25 0 40 30 15 4, 5 15 20 kde již všechna kritéria jsou maximalizačního typu. 1 C A, Z matice Y můžeme snadno zjistit dominované a nedominované varianty (porovnáním každé varianty s každou další). Varianta X 1 je dominovaná variantou X 4. Žádné další dominované varianty nejsou, proto množina všech nedominovaných variant je X N = {X 2, X 3, X 4, X 5}.

Příklad Dle vzorce (3) získáme normalizovanou kriteriální matici 0 1 0, 9 0 0, 4 1 0, 7 1/9 0, 4 2/3 R = B 0, 5 5/9 0, 2 0 C @ 1 0 1 1 A. 0 1 0 2/3 Nyní lze polygony pro jednotlivé varianty znázornit graficky, viz obrázek. Z obrázku porovnáním příslušných obsahů je zřejmé pořadí variant: 1. X 4, 2. X 1, 3. X 2, 4. X 3, 5. X 5.

Obrázek: Úloha VHV, grafické znázornění variant

Příklad Přesně spočítat obsahy polygonů je možno, stačí však spočítat těmto obsahům úměrné součty S (X i), viz tabulka: X i S (X i) = r i1r i2 + r i2r i3 + r i,3r i4 + r i4r i1 Pořadí X 1 0, 9.0 + 0.0, 4 + 0, 4.1 + 1.0, 9 = 1, 300 2. X 2 0, 7.1/9 + 1/9.0, 4 + 0, 4.2/3 + 2/3.0, 7 = 0, 856 3. X 3 0, 5.5/9 + 5/9.0, 2 + 0, 2.0 + 0.0, 5 = 0, 389 4. X 4 1.0 + 0.1 + 1.1 + 1.1 = 2, 000 1. X 5 0.1 + 1.0 + 0.2/3 + 2/3.0 = 0, 000 5. Tabulka: Grafická metoda, pořadí variant dle součtů S (X i )

Metoda váženého součtu Relativní důležitost jednotlivých kritérií lze vyjádřit pomocí vektoru vah kritérií P v = (v 1, v 2,..., v k ), kde v j 0, k v j = 1. Metoda váženého součtu využívá znalosti vah kritérií. Jako kompromisní je vybrána ta varianta, která maximalizuje součet součinů vah kritérií a odpovídajících hodnot z normalizované kriteriální matice. j=1 kx v jr ij max (4) j=1

Příklad Př.: Metodou váženého součtu určete pořadí variant z příkladu Výběr zaměstnání. Uvažujte vektor vah kritérií v = (0, 5; 0, 2; 0, 2; 0, 1). Řešení: Pro každou variantu se vypočte hodnota součtu P 4 j=1 vjrij, viz tabulka. X i P 4 j=1 vjrij Pořadí X 1 0, 5.0, 9 + 0, 2.0 + 0, 2.0, 4 + 0, 1.1 = 0, 630 2. X 2 0, 5.0, 7 + 0, 2.1/9 + 0, 2.0, 4 + 0, 1.2/3 = 0, 519 3. X 3 0, 5.0, 5 + 0, 2.5/9 + 0, 2.0, 2 + 0, 1.0 = 0, 401 4. X 4 0, 5.1 + 0, 2.0 + 0, 2.1 + 0, 1.1 = 0, 800 1. X 5 0, 5.0 + 0, 2.1 + 0, 2.0 + 0, 1.2/3 = 0, 267 5. Tabulka: Metoda váženého součtu, pořadí variant

Poznámka Poznámka: Pořadí variant u našeho příkladu vyšlo stejně jak metodou grafickou, tak metodou váženého součtu. Obecně to tak ale vycházet nemusí. Stačí si uvědomit, že pořadí určené metodou váženého součtu závisí na vektoru vah kritérií.