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1、常用评价模型简介评价类数学模型是全国数学建模竞赛中常常浮现的一类模型,如全国赛题长江水质的评价问题，题高校学费原则评价体系问题等。重要简介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，以期协助人们理解不同背景下不同评价措施的应用。层次分析模型层次分析法(AHP)是根据问题的性质和规定，将所涉及的因素进行分类，一般按目的层、准则层和子准则层排列，构成一种层次构造，对同层次内诸因素采用两两比较的措施拟定出相对于上一层目的的权重,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的而言,按重要性限度的一种排序。其重要特性是,它合理地将定性与定量决策结合起来,按照思维、
2、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,可以分为如下四个环节:环节1 建立层次分析构造模型进一步分析实际问题，将有关因素自上而下分层（目的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。环节2构导致对比较阵对于同一层次的各元素有关上一层次中某一准则的重要性进行两两比较,借助1尺度，构造比较矩阵；环节3计算权向量并作一致性检查由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重,并进行一致性检查,若通过，则最大特性根相应的特性向量做为权向量。环节计算组合权向量(作组合一致性检查)组合权向量可作为决策的定量根据通过一种具体的例子简介层次分析模型的应用。例(选择旅游地
3、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。环节1建立系统的递阶层次构造将决策问题分为个层次：目的层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达。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 饮食目的层 准则层 方案层 图1 选择旅游地的层次构造环节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.ay专家提出的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，具有同等重要性两因素相比,前者比后者稍重要5两因素相比，前者比后
4、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、8表达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 9标度的含义设要比较各准则对目的的重要性，记判断矩阵为显然,A是正互反阵。环节3计算被比较元素对于该准则的相对权重(1)一致阵的定义与性质一致阵的定义要由A拟定对目的的权向量，我们一方面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的秩为,A的唯一非零特性根为。矩阵A的任一列向量是相应于的特性向量。矩阵A的归一化特性向量可作为权向量。然而,我们构造的成对比较
5、矩阵中，由,可以得到,而事实上。因此矩阵A并不是一致阵，事实上在大多状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拟定权向量呢？我们一般的作法是:对于不一致(但在容许范畴内)的成对比较阵A,建议用相应于最大特性根l的特性向量作为权向量。(2)一致性检查（拟定成对比较阵不一致的容许范畴），计算权向量。已知阶一致阵的唯一非零特性根为，可证:阶正互反阵最大特性根, 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：随机产生多种矩阵,将每个矩阵的一致性指标相加然后取平均值得到RI。n1246791011RI000.90.121.241.21.411.451.4
6、91表2 aty的随机一致性指标注:标中的表达到对比较阵的维数。一致性比率 如果，构造的成对比较矩阵A通过一致性检查。环节4计算组合权向量记第2层(准则层）对第层（目的层)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(方案层）对第层(目的层)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层权向量按列构成的矩阵。层次分析法的应用1、应用领域:经济筹划和管理,能源政策和分派，人才选拔和评价,生产决策，交通运送,科研选题,产业构造，教育，医疗,环境,军事等。2、解决问题类型：决策、评价、分析、预测等。3、建立层次分析构造模型是核心一步，
7、要有重要决策层参与。4、构导致对比较阵是数量根据,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 当层次构造不完全或成对比较阵有空缺时如何用层次分析法？不完全层次构造上层每一元素与下层所有元素有关联,这种层次构造称为完全层次构造，否则称为不完全层次构造,不完全层次构造又分为两种，一种为不完全层次出目前准则层与子准则层之间,这种不完全构造容易解决，我们将不支配的那些因素的权向量分别简朴的置0,就可以用完全层次构造的措施解决，但如果不完全构造出目前准则层与方案层之间，则解决起来就有些麻烦,我们看下面的例子。例 评价教师奉献的层次构造(图3)，该图中支配元素的数目不等,此层次构造称为不完全
8、层次构造。设第层对第层权向量已定,第层对第2层权向量,已得,讨论由计算第3层对第1层权向量的措施。奉献O教学C1科研C2P2 P1P3P4 图3评价教师奉献的层次构造我们一方面考察一种特例:若重要性相似, 则,能力相似, ,则公正的评价应为:。若不考虑支配元素数目不等的影响，仍用计算,则意味着支配元素越多权重越大，显然是不合理的。用支配元素数对加权修正,修正为，再计算。令,再用计算。本例中，计算得，表白支配元素越多权重越小与公正的评价相吻合。成对比较阵残缺时的解决专家或有关人士由于某种因素会无法或不肯对某两个因素给出互相对比的成果，于是成对比较阵浮现残缺。如何对此作修正,以便继续进行权向量的计
9、算呢？例 设一成对比较阵为，q为残缺元素,试对此残缺阵进行解决。解 构造辅助矩阵,因此由 (）但是,中涉及未知量，(）式无法求解，进而将修正为,不难验证，进而求得。注:一般地,由残缺阵构造修正阵的措施是令模糊综合评价模模糊数学是从量的角度研究和解决模糊现象的科学。这里模糊性是指客观事物的差别在中介过渡时所呈现的“亦此亦比”性。例如用某种措施治疗某病的疗效“显效”与“好转”、某医院管理工作“达标”与“基本达标”、某篇学术论文水平“很高”与“较高”等等。从一种级别到另一种级别间没有一种明确的分界,中间经历了一种从量变到质变的持续过渡过程，这个现象叫中介过渡。由这种中介过渡引起的划分上的“亦此亦比”
10、性就是模糊性。模糊综合评价是以模糊数学为基本。应用模糊关系合成的原理，将某些边界不清,不易定量的因素定量化，进行综合评价的一种措施。一、单因素模糊综合评价的环节(1)根据评价目的拟定评价指标(EvaluaionInicat)集合例如:评价某项科研成果,评价指标集合为学术水平,社会效益,经济效益。（2)给出评价级别（Evaluation rae)集合 例如:评价某项科研成果,评价级别集合为较好,好,一般,差。()拟定各评价指标的权重（Wei）权重反映各评价指标在综合评价中的重要性限度，且 例如:假设评价科研成果，评价指标集合=学术水平，社会效益，经济效益其各因素权重设为(4)拟定评价矩阵请该领域
11、专家若干位,分别对此项成果每一因素进行单因素评价（On-Way Evution)，例如对学术水平,有0的专家觉得“较好”，30的专家觉得“好”,0%的专家觉得“一般”,由此得出学术水平的单因素评价成果为 同样如果社会效益，经济效益两项单因素评价成果分别为那么该项成果的评价矩阵为（5）进行综合评价 通过权系数矩阵与评价矩阵的模糊变换得到模糊评判集。设，那么其中“”为模糊合成算子。进行模糊变换时要选择合适的模糊合成算子,模糊合成算子一般有四种(1)算子，符号“”为取小，“”为取大。运算过程为一方面对每个下标求出与的最小值,然后从这些最小值里面取最大值。(2)算子()算子 “”是有界和运算，即在有界
12、线制下的一般加法运算.对个实数有,运用算子，有(4)算子以上四个算子在综合评价中的特点是如下表：特点算 子体现权数作用不明显明显不明显明显综合限度弱弱强强运用R的信息不充足不充足比较充足充足类型主因素突出型主因素突出型加权平均型加权平均型 表 11. 如何拟定权向量1)层次分析法2)归一化法归一化公式:其中为评价参数的监测值;为评价参数i的n级原则的算术平均值,则权重集为2. 如何拟定评价矩阵1)专家评价法2)层次分析法(6)得出综合结论 通过对模糊评判向量的分析作出综合结论一般可以采用如下三种措施:1.最大从属原则模糊评判集中为级别对模糊评判集的从属度,按最大从属度原则作出综合结论，即，所相
13、应的元素为综合评价成果。该措施虽简朴易行,但只考虑从属度最大的点，其他点没有考虑,损失的信息较多. 二、多级模糊综合评判有些状况由于要考虑的因素太多，而权重难以细分,或因各权重都太小，使得评价失去实际意义,为此可根据因素集中各指标的互相关系,把因素集按不同属性分为几类可先在因素较少的每一类（二级因素集）中进行综合评判,然后再对综合评判的成果进行类之间的高层次评判如果二级因素集中有些类含的因素过多，可对它再作分类，得到三级以至更多级的综合评判模型，注意要逐级分别拟定每类的权重。以二级综合评判为例给出其数学模型：设第一级评价因素集为各评价因素相应的权重集为第二级评价因素集为，相应的权重集为相应的单因素评判矩阵为：，二级综合评判数学模型为
