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1、第三章第三章 效用函数效用函数2021/5/232021/5/231 1引言引言 决策的特点之一是后果的价值待定。为了用定量的方法决策的特点之一是后果的价值待定。为了用定量的方法研究决策问题，除了要用主观概率量化自然状态的不确定性研究决策问题，除了要用主观概率量化自然状态的不确定性以外，还需要量化后果的价值。在以外，还需要量化后果的价值。在量化后果的价值时，量化后果的价值时，会遇会遇到两个主要问题：到两个主要问题： （1）后果本身是用语言表达的，可能没有任何合适的直）后果本身是用语言表达的，可能没有任何合适的直接测量标度。接测量标度。 （2）即使有一个明确的标度（通常是钱）可以测量后果，）即使
2、有一个明确的标度（通常是钱）可以测量后果，按这个标度测得的量也可能并不反映后果对决策人的真正价按这个标度测得的量也可能并不反映后果对决策人的真正价值。值。2021/5/232021/5/232 2 抽奖的期望值有抽奖的期望值有1250元，大于礼品的确定性收入元，大于礼品的确定性收入1000元，元，但是一定有一部分人会选择这确定的但是一定有一部分人会选择这确定的1000元收入。因为对元收入。因为对他们而言，抽奖的期望值虽大，风险也大，实际价值还不他们而言，抽奖的期望值虽大，风险也大，实际价值还不如保险的如保险的1000元。而有的人则相反，认为礼品不如抽奖，元。而有的人则相反，认为礼品不如抽奖，因
3、为抽奖提供了获得因为抽奖提供了获得2500元的机会。元的机会。例例 决策人面临图中决策树所示的选择：决策人面临图中决策树所示的选择：1000250001.00.50.5礼品礼品a1 抽奖抽奖a22021/5/232021/5/233 3 在商业经营中，经营者经常遇到类似的情况，要在在商业经营中，经营者经常遇到类似的情况，要在（1）期望收益较低但是有保险；（）期望收益较低但是有保险；（2）期望收益较高风）期望收益较高风险也较大这两种行动中进行选择。险也较大这两种行动中进行选择。 因此，在进行决策分析时，存在如何描述或表达后因此，在进行决策分析时，存在如何描述或表达后果对决策人的实际价值，以便反映
4、决策人心目中对各种果对决策人的实际价值，以便反映决策人心目中对各种后果的偏好次序（后果的偏好次序（preference order）的问题。）的问题。 偏好次序是决策人的个性与价值观的反映，与决策偏好次序是决策人的个性与价值观的反映，与决策人所处的社会地位、经济地位、文化素养、心理和生理人所处的社会地位、经济地位、文化素养、心理和生理（身体）状态等有关。（身体）状态等有关。2021/5/232021/5/234 4 在在决决策策理理论论中中，后后果果对对决决策策人人的的实实际际价价值值，即即在在有有风风险险的的情情况况下下决决策策人人对对结结果果的的偏偏好好的的量量化化是是用用效效用用（uti
5、lity）来来描描述述的的。效效用用就就是是偏偏好好的的量化，是数（实值函数）。量化，是数（实值函数）。2021/5/232021/5/235 53.1理性行为公理理性行为公理问题：问题：某公司拟推出一种新产品，经预测该产品在某公司拟推出一种新产品，经预测该产品在市场看好的情况下，可以获利市场看好的情况下，可以获利10万；在市场万；在市场前景较差时，将亏损前景较差时，将亏损1万元。市场看好和较万元。市场看好和较差的概率分别为差的概率分别为0.6和和0.4，是否推出该新产，是否推出该新产品？品？若另有一产品可稳获利若另有一产品可稳获利2万元，推出哪种产万元，推出哪种产品更好？品更好？这是一个这是
6、一个随机决策随机决策问题。问题。2021/5/232021/5/236 63.1理性行为公理理性行为公理在随机决策中，决策系统（在随机决策中，决策系统（，A，F）中的）中的决策方案均是在状态空间背景中加以比较，决策方案均是在状态空间背景中加以比较，并按照某种规则，选出决策者最满意的行动并按照某种规则，选出决策者最满意的行动方案。方案。在本章中，我们用在本章中，我们用事态体事态体表示在随机性状态表示在随机性状态空间中的行动方案，方案的比较表示为事态空间中的行动方案，方案的比较表示为事态体的比较，并引入体的比较，并引入效用效用的概念，用以衡量事的概念，用以衡量事态体（行动方案）的优劣。态体（行动方
7、案）的优劣。2021/5/232021/5/237 73.1理性行为公理理性行为公理3.1.1事态体及其关系事态体及其关系 1事态体的概念事态体的概念 定义定义3.1 具有两种或两种以上有限个可能结果的方案具有两种或两种以上有限个可能结果的方案（或事情），称为事态体。（或事情），称为事态体。事态体中各可能结果出现的概率是已知的。事态体中各可能结果出现的概率是已知的。事态体即随机性状态空间中的行动方案。事态体即随机性状态空间中的行动方案。2021/5/232021/5/238 81事态体的概念事态体的概念设某事态体的设某事态体的n个可能结果为：个可能结果为：o1, o2, , on各结果出现的概
8、率是相应为：各结果出现的概率是相应为： p1, p2, , pn 则该事态体记为：则该事态体记为：T（p1, o1；p2, o2 ；pn, on）特别当特别当n 2时，称时，称 T为简单事态体，此时为简单事态体，此时 T（p, o1；1p, o2 ）2021/5/232021/5/239 91事态体的概念事态体的概念事态体可以用树形图表示如下：事态体可以用树形图表示如下：Tp1p2pno1o2on当当n 2时：时：pT1-po1o22021/5/232021/5/231010事态体集合事态体集合的性质的性质在凸线性组合下，在凸线性组合下，是闭集。即：是闭集。即：若若T1，T2，则当，则当01时
9、，有时，有 T1 ( (1) )T2两个事态体的凸线性组合仍是一个事态体。两个事态体的凸线性组合仍是一个事态体。T( (0, o1；0, o2 ；1, oj ；0, on) )称称T为为退化事态体。退化事态体。退化事态体仍属于事态体集合。退化事态体仍属于事态体集合。2021/5/232021/5/2311112事态体的比较事态体的比较定义定义3.2设设o1，o2是事态体是事态体T的任意两个结果值，根据的任意两个结果值，根据决策目标和决策者偏好，决策目标和决策者偏好，o1和和o2有如下关系：有如下关系：若偏好结果值若偏好结果值o1，则称，则称o1优于优于o2，记作，记作o1o2；反之，称；反之，
10、称o1劣于劣于o2，记作，记作o1 o2。若对结果值若对结果值o1, o2无所偏好，则称无所偏好，则称o1无差异无差异于于o2，记作，记作o1 o2。若不偏好结果值若不偏好结果值o1，则称，则称o1不优于不优于o2，记作，记作 o1 o2 ；反之，称；反之，称o1不劣于不劣于o2，记作，记作o1 o2 。2021/5/232021/5/2312122事态体的比较事态体的比较定义定义 3.3 设两个简单事态体设两个简单事态体 T1，T2具有相同的结果值具有相同的结果值 o1，o2，即，即 ：T1（p1, o1；1p1, o2 ）T2（p2, o1；1p2, o2 ）并假定并假定o1o2，则：，则
11、：若若p1p2，称事态体，称事态体T1无差异于无差异于T2，记作，记作T1T2 。若若p1p2，称事态体，称事态体T1优于优于T2，记作记作T1T2；反之，称事态体；反之，称事态体T1劣劣于于T2，记作，记作T1 T2。2021/5/232021/5/2313132事态体的比较事态体的比较定义定义 3.4 设两个简单事态体设两个简单事态体 T1，T2仅具有一个相同结仅具有一个相同结果值，另一个结果值不相同，即果值，另一个结果值不相同，即 ：T1（p1, o1；1p1, o0 ）T2（p2, o2；1p2, o0 ）且且o2 o1 o0，若若p1p2，则事态体，则事态体T2优于优于T1，记作，记
12、作T2T1 。若若T1T2 ，则必有，则必有p1p2 。2021/5/232021/5/2314143.1理性行为公理理性行为公理3.1.2理性行为公理理性行为公理 公理公理3.l（连通性，可比性）（连通性，可比性） 事态体集合事态体集合上事态体的优劣关系是连通的。上事态体的优劣关系是连通的。即若即若T1，T2则或者则或者T1T2 ，或者或者T2T1 ，或者，或者T1T2 ，三者必居其一。三者必居其一。表示任意两个事态体都是可以比较其优劣的！表示任意两个事态体都是可以比较其优劣的！2021/5/232021/5/2315153.1理性行为公理理性行为公理3.1.2理性行为公理理性行为公理 公理
13、公理3.2（传递性）（传递性） 事态体集合事态体集合上事态体的优劣关系上事态体的优劣关系是传递的。是传递的。即若即若T1、T2 、T3，且，且T1T2 ，T2T3 ，则必有，则必有T1T3 。表示任意多个事态体的优劣是可以排序的表示任意多个事态体的优劣是可以排序的（若有些事态体无差异，可排在同一位置。）（若有些事态体无差异，可排在同一位置。）满足公理满足公理3.1和公理和公理3.2的的事态体集合称为全序集。事态体集合称为全序集。 2021/5/232021/5/2316163.1理性行为公理理性行为公理3.1.2理性行为公理理性行为公理 公理公理3.3（复合保序性，替代性复合保序性，替代性）
14、若若T1，T2 ，Q，且，且0p1，则，则T1T2 当且仅当 pT1 ( (1p) )Q pT2 ( (1p) )Q 。表示任意事态体的优劣关系是可以复合的，表示任意事态体的优劣关系是可以复合的，复合后的事态体保持原有的优劣关系不变。复合后的事态体保持原有的优劣关系不变。2021/5/232021/5/2317173.1理性行为公理理性行为公理3.1.2理性行为公理理性行为公理 公理公理3.4（相对有序性，连续性，偏好的有界相对有序性，连续性，偏好的有界性性） 若若T1，T2 ，T3，且，且T1T2 T3 则存在数 p，q，0pl，0q1，使得： pT1 ( (1p) )T3 T2 qT1 (
15、 (1q) )T3 表示任意事态体都不是无限优，也不是无限表示任意事态体都不是无限优，也不是无限劣。劣。2021/5/232021/5/2318183.1理性行为公理理性行为公理3.1.3事态体的基本性质事态体的基本性质 性质性质3.1设事态体设事态体 T1（p, o1；1p, o0 ）T2（x, o2；1x, o0 ）且且 o1o0 ， o2o0 ，若，若o2o1 则存在x=pp使得 T1T2 称称x为为可调概率值可调概率值。2021/5/232021/5/2319193.1理性行为公理理性行为公理3.1.3事态体的基本性质事态体的基本性质 性质性质3. 2（确定当量和无差异概率）（确定当量
16、和无差异概率）设事态体设事态体T（x, o1；1x, o2 ）且）且o1o2 。则对于满足优劣关系则对于满足优劣关系o1o o2的任意结果的任意结果值值o，必存在，必存在xp（0pl），使得），使得T（p, o1；1p, o2 ） o称结果值称结果值o为事态体为事态体T的的确定当量确定当量，称，称p为为o关于关于o1与与o2的的无差异概率无差异概率。2021/5/232021/5/2320203.1.3事态体的基本性质事态体的基本性质性质性质3. 3任一事态体无差异于一个简单事态体。任一事态体无差异于一个简单事态体。设有事态体设有事态体T （p1, o1；p2, o2 ；pn, on）则必存在
17、一个简单事态体）则必存在一个简单事态体T（p, o*；1p, o0 ） T其中：其中： o* max o1, o2 , , on o0 min o1, o2 , , on 且：且：这里，这里，qj( (j=1, 2, , n) )为为oj关关于于o*与与o0的无差异概率。的无差异概率。2021/5/232021/5/2321213.1.3事态体的基本性质事态体的基本性质根据性质根据性质3. 3比较一般事态体之间的优劣关系，可以转化比较一般事态体之间的优劣关系，可以转化为比较简单事态体之间的优劣关系为比较简单事态体之间的优劣关系（将问题（将问题简化）简化）得到事态体之间两两的优劣或无差异关系后，
18、得到事态体之间两两的优劣或无差异关系后，再根据公理再根据公理3.2（传递性）即可得到所讨论事（传递性）即可得到所讨论事态体的排序。态体的排序。2021/5/232021/5/2322223.2 效用函数的定义和构造效用函数的定义和构造设有决策系统（设有决策系统（，A，F），在离散情况），在离散情况下，结果值可以表示为决策矩阵：下，结果值可以表示为决策矩阵：2021/5/232021/5/2323233.2 效用函数的定义和构造效用函数的定义和构造矩阵矩阵O的第的第i行表示第行表示第i个可行方案的个可行方案的n个可能个可能结果值，即事态体结果值，即事态体Ti（p1, oi1；p2, oi2 ；p
19、n, oin）( (i=1, 2, , m) )决策就是要对这决策就是要对这 m个事态体进行排序。个事态体进行排序。由第一节中的性质由第一节中的性质3.3知，存在简单事态体知，存在简单事态体T，使得，使得Ti（pi, o*；1pi, o0 ） Ti问题又化为对这问题又化为对这m个简单事态体个简单事态体Ti进行排序。进行排序。2021/5/232021/5/2324243.2 效用函数的定义和构造效用函数的定义和构造 Ti（pi, o*；1pi, o0 ） Ti注意到这注意到这m个简单事态体个简单事态体Ti具有相同的结果具有相同的结果值值o*、 o0 ，根据定义，根据定义3.3，其优劣关系可以，
20、其优劣关系可以由比较由比较pi的大小决定。的大小决定。根据性质根据性质3.3qij是结果值是结果值oij关于关于o*与与o0的的无差异概率无差异概率。其中：其中： 问题：如何测定问题：如何测定无差异概率？无差异概率？o* o0 2021/5/232021/5/2325253.2 效用函数的定义和构造效用函数的定义和构造3.2.1 效用和效用函数的概念效用和效用函数的概念1.效用的概念效用的概念2.定义定义3.53.设决策问题的各可行方案有多种可能的设决策问题的各可行方案有多种可能的结果值结果值o，依据决策者的主观愿望和价值，依据决策者的主观愿望和价值倾向，每个结果值对决策者均有不同的价倾向，每
21、个结果值对决策者均有不同的价值和作用。值和作用。反映结果值反映结果值o对决策者的价值对决策者的价值和作用大小的量值称为效用。和作用大小的量值称为效用。2021/5/232021/5/2326263.2 效用函数的定义和构造效用函数的定义和构造3.2.1 效用和效用函数的概念效用和效用函数的概念2.效用函数的概念效用函数的概念 效效用用函函数数( (曲曲线线) )：反反映映决决策策者者的的期期望望值值与与效用值的对应关系效用值的对应关系. . 效效用用决决策策：将将结结果果用用效效用用值值代代替替，以以期期望望效用最大为决策准则效用最大为决策准则.2021/5/232021/5/2327273.
22、2 效用函数的定义和构造效用函数的定义和构造3.2.1 效用和效用函数的概念效用和效用函数的概念2.效用函数的概念效用函数的概念3.定义定义3.6若在事态体集合若在事态体集合上存在实值函数上存在实值函数u，有：，有：( (1) )对任意的对任意的T1、T2，T1T2 当且仅当u( (T1) ) u( (T2) )2.2.( (2) )对任意的对任意的T1、T2，且且01，有，有u T1 ( (1) )T2 =u( (T1) )( (1) )u( (T2) )2.则称则称u( (T) )为定义在为定义在上的效用函数。上的效用函数。2021/5/232021/5/2328283.2.1 效用和效用
23、函数的概念效用和效用函数的概念3.估计效用函数的方法估计效用函数的方法（1）标准效用测定法）标准效用测定法( (概率当量法，概率当量法，VM法法) )思路思路：对于给定的结果值，测定其效用值。：对于给定的结果值，测定其效用值。设有决策系统（设有决策系统（，A，F），其结果值集），其结果值集合为：合为： O（o1, o2 , , on）记：记： o* max o1, o2 , , on o0 min o1, o2 , , on 3.3.对于每一个结果值对于每一个结果值oj都存在一个概率值都存在一个概率值pj，使得，使得oj（pj , o*；1pj , o0） pj就可以作为就可以作为结果值结果值
24、oj的效用值。的效用值。2021/5/232021/5/2329293.2.1 效用和效用函数的概念效用和效用函数的概念（1）标准效用测定法）标准效用测定法(概率当量法，概率当量法，VM法法)步骤步骤设设 u( (o*) )=1，u( (o0) )= 0；建立简单事态体（建立简单事态体（x, o*；1- -x, o0 ），其中），其中x称为可调概率；称为可调概率；通过反复提问，不断改变可调概率值通过反复提问，不断改变可调概率值x，让，让决策者权衡比较，直至当决策者权衡比较，直至当x= pj时时 oj（pj , o*；1pj , o0）测得结果值测得结果值oj的效用的效用 u( (oj) )=
25、pj = pj u( (o*) )( (1pj ) )u( (o0) )2021/5/232021/5/2330303.2.1 效用和效用函数的概念效用和效用函数的概念3.估计效用函数的方法估计效用函数的方法（2）确定当量法）确定当量法( (修正的修正的VM法法) )思路思路：对于给定的效用值，测定其结果值。：对于给定的效用值，测定其结果值。步骤步骤设设 u( (o*) )=1，u( (o0) )= 0；对于给定的效用值对于给定的效用值pj，构造简单事态体，构造简单事态体（pj , o*；1pj , o0）通过反复提问，不断改变结果值通过反复提问，不断改变结果值o ，让决策，让决策者权衡比较，
26、直至当者权衡比较，直至当o= oj时时3. oj（pj , o*；1pj , o0）4.得得效用值效用值pj对应的对应的结果值为结果值为oj，即，即u( (oj) )= pj 。2021/5/232021/5/2331313.2.2 效用函数的构造效用函数的构造介绍一种实用的效用函数的构造方法。介绍一种实用的效用函数的构造方法。基本思路基本思路对于决策问题的结果值集合，先用对于决策问题的结果值集合，先用确定当确定当量法量法找出一个基准效用值，即效用值等于找出一个基准效用值，即效用值等于0.5的结果值，称为确定当量的结果值，称为确定当量o。其余效用。其余效用值按照类似方法测定，或是按比例用线性值
27、按照类似方法测定，或是按比例用线性内插的方法，用同一个标准计算得到。内插的方法，用同一个标准计算得到。2021/5/232021/5/2332323.2.2 效用函数的构造效用函数的构造方法方法设决策问题结果值集合为：设决策问题结果值集合为：O（o1, o2 , , on） 取取o* max o1, o2 , , on o0 min o1, o2 , , on 并令并令 u( (o*) )=1，u( (o0) )= 0； 构造简单事态体构造简单事态体（0.5, o*； 0.5, o0），用），用确确定当量法定当量法找到该找到该事态体事态体的确定当量的确定当量o，使，使得得： o（0.5, o*
28、； 0.5, o0）2021/5/232021/5/2333333.2.2 效用函数的构造效用函数的构造方法方法 对结果值进行归一化处理，记归一化的结对结果值进行归一化处理，记归一化的结果值为果值为x( (oj) ) 则：则： x*=x( (o*) )=1， x0=x( (o0) )= 0， 0x( (oj) )1 记记确定当量确定当量o的归一化值为的归一化值为，也，也记为记为x0.52021/5/232021/5/233434得到经归一化变换后的效用曲线上的三个点：得到经归一化变换后的效用曲线上的三个点：（0, 0）,（ , 0.5）,（1, 1）ux0110.52021/5/232021/
29、5/2335353.2.2 效用函数的构造效用函数的构造方法方法 在新区间在新区间0, 和和, 1按同样方法插入点按同样方法插入点（ x0.25, 0.25）和（）和（ x0.75, 0.75），保持比例），保持比例关系关系计算得：计算得：2021/5/232021/5/233636效用曲线上新增两个点：效用曲线上新增两个点：（ 2, 0.25）,（22, 0.75）ux0110.50.2520.75222021/5/232021/5/233737 若认为点数太少，效用曲线不够精确，可若认为点数太少，效用曲线不够精确，可继续继续按同样方法按同样方法在新产生的区间在新产生的区间内插入效内插入效用
30、中点，直到产生足够的点为止。用中点，直到产生足够的点为止。2021/5/232021/5/233838做该问题的决策做该问题的决策树，如图所示。树，如图所示。决策人对四种后决策人对四种后果优劣的排序是：果优劣的排序是：例例 天气预报说球赛时可能下雨，一个足球爱好者要决定是天气预报说球赛时可能下雨，一个足球爱好者要决定是否去球场看球。不下雨去球场看球是最理想的，如果肯定否去球场看球。不下雨去球场看球是最理想的，如果肯定下雨则留在家中看电视为好；不下雨在家中看电视虽然不下雨则留在家中看电视为好；不下雨在家中看电视虽然不如下雨看电视，但比下雨去球场看球挨淋要强。试设定各如下雨看电视，但比下雨去球场看
31、球挨淋要强。试设定各种后果的效用值。种后果的效用值。 看看球球看看 电电视视1212C1 下雨看球下雨看球C2 无雨看球无雨看球C3下雨看电视下雨看电视C4 无无雨雨看看电电视视2021/5/232021/5/233939 第一步：令第一步：令 第二步：第二步： 询问决策人，下雨在家看电视这种后果与去球场询问决策人，下雨在家看电视这种后果与去球场看球有多大概率下雨被淋相当，若决策人的回答是看球有多大概率下雨被淋相当，若决策人的回答是0.3，则，则 C1：下雨看球，：下雨看球，C2：无雨看球，：无雨看球，C3：下雨看电视，：下雨看电视，C4：无雨看电视：无雨看电视 第三步：询问决策人，无雨看电视
32、第三步：询问决策人，无雨看电视 这种后果与去球场这种后果与去球场看球有多大概率下雨被淋相当，若决策人回答是看球有多大概率下雨被淋相当，若决策人回答是0.6，则得到，则得到2021/5/232021/5/234040看球：看球： 0.5*0+0.5*1=0.5看电视看电视: 0.5*0.7+0.5*0.4=0.55看球：看球： 0.4*0+0.6*1=0.6看电视看电视: 0.4*0.7+0.6*0.4=0.52下雨概率下雨概率 0.5：下雨概率下雨概率 0.4：看球看球看看 电电视视1212C1 下雨看球下雨看球C2 无雨看球无雨看球C3下雨看电视下雨看电视C4 无雨看电视无雨看电视2021/
33、5/232021/5/234141产品开发问题产品开发问题(i)Noteminimum possible payoff is -60 (103)maximum possible payoff is 175 (103)Choose least favourable payoff = -80most favourable payoff = 200(any convenient numbers -60 for least favourable payoff and 175 for most favourable payoff will do)Setu(-80) = 0u(200) = 1This e
34、stablishes the end points of the utility curve as(-80, 0),(200, 1) 2021/5/232021/5/234242产品开发问题产品开发问题(ii)Pose to the DM a question which will give his certain monetary equivalent (CME) of the following lotteryDenote the CME of this lottery to be x 2021/5/232021/5/234343Then u(x) = 0.5u(200) + 0.5u(-
35、80) = 0.51 + 0.5 0 = 0.5Whatever value DM specifies for x, its utility will be 0.5 as x is the CME of the above lottery. For x = 200, the certain option will be preferred to the lottery, but as x is reduced, indifference will occur at some point. The more risk-averse DM is, the lower this CME value
36、will be and the more concave the utility curve.(iii)Obtain further points by putting questions to DM using other monetary values whose utilities have previously been found2021/5/232021/5/234444Then u(y) = 0.5u(200) + 0.5u(x) = 0.5 1 + 0.5 0.5 = 0.75Continue until sufficient points are obtained. e.g.
37、we might ask DM to evaluate y such that 2021/5/232021/5/234545产品开发问题产品开发问题(i) (ii) 2021/5/232021/5/234646Suppose DM provides the following preferences (iii) (iv) 2021/5/232021/5/234747Suppose DM provides the following preferences (v) 2021/5/232021/5/2348483.2.3 效用与风险的关系效用与风险的关系在风险型或不确定型决策问题中，决策者在风险型
38、或不确定型决策问题中，决策者选择方案几乎都要承担一定的风险，不同选择方案几乎都要承担一定的风险，不同的决策者对风险的态度是有区别的。的决策者对风险的态度是有区别的。效用表示了决策者对决策方案各结果值的效用表示了决策者对决策方案各结果值的偏好程度，也偏好程度，也反映了反映了不同类型的决策者对不同类型的决策者对风险的不同态度风险的不同态度。因此从因此从不同类型的效用函数不同类型的效用函数可以看出可以看出决策决策者对风险的不同态度者对风险的不同态度。2021/5/232021/5/2349493.2.3 效用与风险的关系效用与风险的关系1.中立型效用函数中立型效用函数2.设有效用函数设有效用函数u=
39、u(x)，若对，若对xlx2，有，有 则称该效用函数为中立型。则称该效用函数为中立型。其效用曲线是一条直线。其效用曲线是一条直线。中立型效用函数的效用值和结果值成正中立型效用函数的效用值和结果值成正比例，因此可以用结果值直接评选方案。比例，因此可以用结果值直接评选方案。2021/5/232021/5/2350503.2.3 效用与风险的关系效用与风险的关系2.保守型效用函数保守型效用函数设有效用函数设有效用函数u=u(x)，若对，若对xlx2，有，有 则称该效用函数为保守型。则称该效用函数为保守型。其效用曲线是一条其效用曲线是一条上凸上凸曲线，曲线，表示效用值随表示效用值随结果值的增加而增加，
40、但增加的速度逐渐由结果值的增加而增加，但增加的速度逐渐由快至慢。快至慢。反映了决策者随结果值增加越来越反映了决策者随结果值增加越来越谨慎，对风险持厌恶态度。谨慎，对风险持厌恶态度。2021/5/232021/5/2351513.2.3 效用与风险的关系效用与风险的关系3.冒进型效用函数冒进型效用函数设有效用函数设有效用函数u=u(x)，若对，若对xlx2，有，有 则称该效用函数为冒进型。则称该效用函数为冒进型。其效用曲线是一条其效用曲线是一条下凸下凸曲线，曲线，表示效用值随表示效用值随结果值的增加而增加，且增加的速度越来越结果值的增加而增加，且增加的速度越来越快。快。反映了决策者随结果值增加越
41、来越敢于反映了决策者随结果值增加越来越敢于冒险追求高额回报的态度。冒险追求高额回报的态度。2021/5/232021/5/2352523.2.3 效用与风险的关系效用与风险的关系ux110中立型效用函数中立型效用函数保守型效用函数保守型效用函数冒进型效用函数冒进型效用函数2021/5/232021/5/2353533.2.3 效用与风险的关系效用与风险的关系4.混合型效用函数混合型效用函数5.三种基本效用函数的混合，如：三种基本效用函数的混合，如：ux110混合型效用函数混合型效用函数表示当表示当xx0时，即时，即结果值不大时，决策结果值不大时，决策者具有一定冒险精神；者具有一定冒险精神；当当
42、xx0时，即结果时，即结果值较大时，决策者对值较大时，决策者对风险转而持谨慎态度。风险转而持谨慎态度。x02021/5/232021/5/2354543.3 效用函数表效用函数表一、效用函数表的构造一、效用函数表的构造实际构造效用函数时，取实际构造效用函数时，取n=6定出效用曲定出效用曲线上的线上的26（64）个点，效用函数的精度已）个点，效用函数的精度已经足够。经足够。书后附表书后附表6给出了给出了n=6对于不同的权衡指标对于不同的权衡指标值值(0.5)的效用函数值。的效用函数值。0.5时时，对应的是冒进（下凸）型效用函对应的是冒进（下凸）型效用函数，效用函数值无法直接查表数，效用函数值无法
43、直接查表。2021/5/232021/5/2355553.3 效用函数表效用函数表一、效用函数表的构造一、效用函数表的构造可以证明：可以证明： 0.5的效用曲线的效用曲线u(x)与与=1的的效效用曲线用曲线u(x)是关于直线是关于直线u=x对称的。因此，对称的。因此， 0.5的效用函数值可以按下面的方法求的效用函数值可以按下面的方法求得：得： u(x)1 u(1x)具体步骤见教材具体步骤见教材P62。注：注：查表时在给定的查表时在给定的列若没有对应的列若没有对应的x值，值，则找出与之相邻的两个值则找出与之相邻的两个值x1、x2 ，查出对，查出对应的效用值后用线性内插的方法应的效用值后用线性内插
44、的方法确定确定u(x)。2021/5/232021/5/2356563.3 效用函数表效用函数表二、效用函数表的使用二、效用函数表的使用例例3.1某企业欲投产一种新产品，有三种方某企业欲投产一种新产品，有三种方案可供选择。已知市场存在三种状态：畅案可供选择。已知市场存在三种状态：畅销、一般、滞销，三种方案在不同的市场销、一般、滞销，三种方案在不同的市场状态下所获利润额构成以下的决策矩阵：状态下所获利润额构成以下的决策矩阵： 决策者认为：决策者认为： o4.5（0.5, 20； 0.5, 5）2021/5/232021/5/235757例例3.1试求该企业决策者的效用矩阵。试求该企业决策者的效用
45、矩阵。 解：解： o* max oij 20， o0 min oij 5u( (o*) )=1，u( (o0) )= 0将决策矩阵的结果值归一化将决策矩阵的结果值归一化：得得归一化后的决策矩阵为：归一化后的决策矩阵为：2021/5/232021/5/235858例例3.1试求该企业决策者的效用矩阵。试求该企业决策者的效用矩阵。 由由 o4.5（0.5, 20； 0.5, 5）得：得：查查P369附表附表6， 0.38 所在列，以所在列，以x220.5为例例 ： 0.490621 x220.5 0.503698而而u(0.490621)0.65625， u(0.503698)0.671875用线
46、性内插法：用线性内插法：解得解得u(x22) 0.6675。2021/5/232021/5/235959例例3.1试求该企业决策者的效用矩阵。试求该企业决策者的效用矩阵。 同理同理得：得： u(x11) 0.7300， u(x12) 0.6091，u(x13) 0.4306， u(x31) 0.8742u(x32) 0.5596， u(x33) 0.2068且且u(x21)u( (o*) )=1， u(x23)u( (o0) )=0得得决策者的效用矩阵为：决策者的效用矩阵为：2021/5/232021/5/236060例例3.2在上例中，若在上例中，若决策者认为：决策者认为： o11.25（0
47、.5, 20； 0.5, 5）试求该企业决策者的效用矩阵。试求该企业决策者的效用矩阵。 解：解： 同上例方法同上例方法得得归一化后的决策矩阵为归一化后的决策矩阵为：2021/5/232021/5/236161例例3.2由由 o11.25（0.5, 20； 0.5, 5）得：得：查查P369附表附表6，1-0.65=0.35 所在列，以所在列，以x320.44为例例， u(x32)1u(1x32) 1 u(0.56) ： 0.53689 0.56 0.5775而而u(0.53689)0.734375， u(0.5775)0.75用线性内插法解得用线性内插法解得u(0.56) 0.7433，因此：
48、，因此： u(x32)1 u(0.56) 0.25672021/5/232021/5/236262例例3.2同理同理得：得： u(x11) 0.3819， u(x12) 0.2598，u(x13) 0.1271， u(x22) 0.2920u(x31) 0.5725， u(x33) 0.0251且且u(x21)u( (o*) )=1， u(x23)u( (o0) )=0得得决策者的效用矩阵为：决策者的效用矩阵为：2021/5/232021/5/2363633.4 效用函数的曲线拟合效用函数的曲线拟合前面讨论了针对特定的结果值，如何测定前面讨论了针对特定的结果值，如何测定其效用，我们得到的只是一
49、些离散的效用其效用，我们得到的只是一些离散的效用值，要得到连续的效用函数，则需要用曲值，要得到连续的效用函数，则需要用曲线拟合的方法。线拟合的方法。常见的拟合曲线形式常见的拟合曲线形式线性函数型线性函数型 u(x)c1a1（xc2）其中其中c1、a1、c2为待定参数。为待定参数。前面查表时用内插法确定某些效用值，前面查表时用内插法确定某些效用值，实际上就相当于效用函数为分段线性函数。实际上就相当于效用函数为分段线性函数。2021/5/232021/5/2364643.4 效用函数的曲线拟合效用函数的曲线拟合常见的拟合曲线形式常见的拟合曲线形式指数函数型指数函数型 其中其中ci、ai（i1，2，
50、3）均为待定参数。）均为待定参数。 双指数函数型双指数函数型 指数加线性函数型指数加线性函数型2021/5/232021/5/2365653.4 效用函数的曲线拟合效用函数的曲线拟合常见的拟合曲线形式常见的拟合曲线形式幂函数型幂函数型 其中其中c1、a1、c2 为待定参数。为待定参数。不论采用哪种形式的函数，一般都尽可能化不论采用哪种形式的函数，一般都尽可能化为线性函数通过最小二乘法确定待定参数。为线性函数通过最小二乘法确定待定参数。 对数函数型对数函数型2021/5/232021/5/2366663.4 效用函数的曲线拟合效用函数的曲线拟合3.4.1幂函数型效用曲线的拟合幂函数型效用曲线的拟
51、合幂函数的一般形式幂函数的一般形式yta（0a1）当当0a1时，幂函数曲线是上凸的。在时，幂函数曲线是上凸的。在区间（区间（0，）上，曲线的曲率是变化的，）上，曲线的曲率是变化的，因此为了取得最佳的曲线拟合效果，一般因此为了取得最佳的曲线拟合效果，一般取幂函数曲线的某一段取幂函数曲线的某一段( (待定待定) )，作为效用，作为效用函数的近似曲线。函数的近似曲线。为此，作坐标平移变换：为此，作坐标平移变换：参见教材参见教材P66图图3.62021/5/232021/5/2367673.4.1幂函数型效用曲线的拟合幂函数型效用曲线的拟合幂函数型的效用函数幂函数型的效用函数坐标变换后得：坐标变换后得
52、：Y- -ca( (Tc) )a （0a1）令：令：且且Tx，则：，则：其中其中b、c为待定常数，这就是幂函数型的效为待定常数，这就是幂函数型的效用函数表达式。当用函数表达式。当a取特定值时，可设法用线取特定值时，可设法用线性回归的方法定出性回归的方法定出b，c。2021/5/232021/5/2368683.4.1幂函数型效用曲线的拟合幂函数型效用曲线的拟合线性回归确定参数线性回归确定参数以以a=0.5为例为例得到一个待定的线性函数得到一个待定的线性函数ZABu( (x) )若已知若干组若已知若干组( (xi, ui) )可由最小二乘法定出可由最小二乘法定出A、B，进而得出拟合的效用函数（过
53、程略）。，进而得出拟合的效用函数（过程略）。移项后两边平方，整理得移项后两边平方，整理得ZAB2021/5/232021/5/2369693.4 效用函数的曲线拟合效用函数的曲线拟合3.4.2对数函数型效用曲线的拟合对数函数型效用曲线的拟合对数函数的一般形式对数函数的一般形式ylnt（0t+）对数函数曲线是上凸的。在区间（对数函数曲线是上凸的。在区间（0, +）上，曲线的曲率是变化的，因此为了取得上，曲线的曲率是变化的，因此为了取得最佳的曲线拟合效果，一般取对数函数曲最佳的曲线拟合效果，一般取对数函数曲线的某一段线的某一段( (待定待定) )，作为效用函数的近似，作为效用函数的近似曲线。曲线。
54、为此，作坐标平移变换：为此，作坐标平移变换：参见教材参见教材P68图图3.72021/5/232021/5/2370703.4.2对数函数型效用曲线的拟合对数函数型效用曲线的拟合对数函数型的效用函数对数函数型的效用函数坐标变换后得：坐标变换后得：Y- -lncln( (Tc) )令：令：且且Tx，则：，则：其中其中a、b、c为待定常数，这就是对数函数型为待定常数，这就是对数函数型的效用函数表达式。其中的效用函数表达式。其中c的值可由的值可由u(1)和和u() 确定，然后用线性回归的方法定出确定，然后用线性回归的方法定出a，b。X2021/5/232021/5/2371713.4.2对数函数型效
55、用曲线的拟合对数函数型效用曲线的拟合参数的确定参数的确定由由u( 1 )1和和u()0.5得：得：即：即：两式相除：两式相除：2021/5/232021/5/237272Insurance Problem- Peoples Attitude to RiskInsurance Problem- Peoples Attitude to Risk Bernoulli explained this contradiction by arguing that people are often averse to risk Example:Insurance Value of object to be i
56、nsuredzProbability of losspInsurance premiumwInsurance company trades profitably. Sow - pz 0 2021/5/232021/5/237373Insurance Problem- Peoples Attitude to RiskInsurance Problem- Peoples Attitude to Risk Decision tree k = 1 (Insure) EMV = -wk = 2 (Dont insure)EMV = -pz Since w - pz 0, the above analysis shows that people should not insure. However, most people do take out insurance 2021/5/232021/5/237474Insurance Problem 2 DMs with different P-indifference or utility curves x1x22021/5/232021/5/237575部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
