884

Теорія ігор

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Навчитись графічно розв’язувати задачі з теорії ігор та обирати найкращі альтернативи за різними критеріями при певному значенні критерію оптимізму.

Украинкский

2013-01-06

255.5 KB

13 чел.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний університет «Львівська політехніка»

Інститут компютерних наук та інформаційних технологій

                                    

Лабораторна робота

з дисципліни „ Математичні методи дослідження операцій ”

на тему : «Теорія ігор»

                                                                                                                   Виконав:

                                                                                                                         ст. гр. КН-25

                                                                                                               Дубаньовський Я. М.

                                                                                                                    Прийняв:

                                                                                                                   Асистент

                                                                                                                             Прокопів Ю.О

                                                                       

                                                                                 

Львів 2012

                                                 Мета роботи

Навчитись графічно розвязувати задачі з теорії ігор та обирати найкращі альтернативи за різними критеріями при певному значенні критерію оптимізму.

Хід виконання роботи

Завдання 1:

Розвязати графічно гру з наступною матрицею:

 

В1

В2

В3

В4

В5

А1

16

8

10

12

4

А2

7

9

8

3

6

А3

2

9

4

1

5

А4

5

7

6

10

1

А5

3

7

9

9

3

А6

5

6

8

2

1

 

В1

В2

В3

В4

В5

а=min(Ai)

А1

16

8

10

12

4

4

А2

7

9

8

3

6

3

А3

2

9

4

1

5

1

А4

5

7

6

10

1

1

А5

3

7

9

9

3

3

А6

5

6

8

2

1

1

b=max(Bj)

16

9

10

12

6

 

Знаходимо гарантований виграш, що визначається нижньою ціною гри a = max(ai) = 4, яка вказує на максимально чисту стратегію А1. Верхня ціна гри b= min(bj) = 6.

а != b, отже ціна гри знаходиться в межах 4<=y<=6. Знаходимо розвязок гри в змішаних стратегіях. Це пояснюється тим, що гравці не можуть оголосити один одному свої справжні стратегії, вони приховують свої дії. Гру можна вирішити, якщо дозволити гравцям вибирати свої стратегії випадково (змішувати чисті стратегії).

Іноді на підставі простого розгляду матриці гри можна сказати, що деякі чисті стратегії можуть увійти в оптимальну змішану стратегію лише з нульовою ймовірністю.

Кажуть, що i-я стратегія 1-го гравця домінує його k-ю стратегію, якщо aij ≥ akj для всіх j Э N і хоча б для одного j aij > akj. У цьому випадку кажуть також, що i-я стратегія (або рядок) - домінуюча, k-я – домінуюча.

Кажуть, що j-я стратегія 2-го гравця домінує його l-ю стратегію, якщо для всіх j Э M  aij ≤ ail і хоча б для одного i aij < ail. У цьому випадку j-ю стратегію (стовпець) називають домінуючою, l-ю – домінуюча.

Стратегія А1 домінує над стратегією А4 ( всі елементи А1 >= A4), отже виключаємо 4 рядок з матриці. Імовірність:  р4=0.

Стратегія А1 домінує над стратегією А5 ( всі елементи А1 >= A5), отже виключаємо 5 рядок з матриці. Імовірність:  р5=0.

Стратегія А1 домінує над стратегією А6 ( всі елементи А1 >= A6), отже виключаємо 6 рядок з матриці. Імовірність:  р6=0.

Стратегія А2 домінує над стратегією А3 ( всі елементи А2 >= A3), отже виключаємо 3 рядок з матриці. Імовірність:  р3=0.

16

8

10

12

4

7

9

8

3

6

З позиції програшів гравця В стратегія В1 домінує над стратегією В4 (всі елементи стовпця 1 > елементів стовпця 4), отже виключаємо 1 стовпець матриці. Імовірність q=0.

З позиції програшів гравця В стратегія В2 домінує над стратегією 5 (всі елементи стовпця 2 > елементів стовпця 5), отже виключаємо 2 стовпець матриці. Імовірність q2=0.

З позиції програшів гравця В стратегія В3 домінує над стратегією 5 (всі елементи стовпця 3 > елементів стовпця 5), отже виключаємо 3 стовпець матриці. Імовірність q3=0.

12

4

3

6

Розвяжемо задачу геометрично:

М11) = (12 – 4)х1 + 4 =8х1 + 4

М21) = (3 – 6)х1 + 6 =-3х1 + 6

.

Завдання 2:

Обрати найкращі альтернативи за критеріями Вальда, Севіджа, Гурвіца, Лапласа при значенні коефіцієнту песимізму 0.5 в грі з природою, що задана матрицею:

 

П1

П2

П3

П4

П5

A1

10

25

3

6

12

A2

3

8

22

9

4

A3

12

6

21

10

9

A4

2

24

6

15

3

Критерій Лапласа:

Якщо імовірності станів природи правдоподібні, то для їхньої оцінки використовують принцип Лапласа, згідно з яким всі стани природи вважаються рівно імовірними.

q1 = q2 = ... = qn = 1/n.

qi = 1/5

Ai

П1

П2

П3

П4

П5

∑(aij)

A1

2

5

0.6

1.2

2.4

11.2

A2

0.6

1.6

4.4

1.8

0.8

9.2

A3

2.4

1.2

4.2

2

1.8

11.6

A4

0.4

4.8

1.2

3

0.6

10

pj

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0

Вибираємо з (11.2; 9.2; 11.6; 10)  максимальний елемент max = 11.2

Висновок: вибираємо стратегію N=3.

Критерій Вальда:

Згідно з критерієм Вальда, за оптимальну стратегію приймається чиста стратегія, яка в найгірших умовах гарантує максимальний виграш, тобто

a = max(min aij)

Критерій Вальда орієнтує статистику на найбільш неблагополучні стани природи, тобто цей критерій виражає песимістичну оцінку ситуації.

Ai

П1

П2

П3

П4

П5

min(aij)

A1

10

25

3

6

12

3

A2

3

8

22

9

4

3

A3

12

6

21

10

9

6

A4

2

24

6

15

3

2

Вибираємо із (3,3,6,2) максимальний елемент max = 6.

Висновок: вибираємо стратегію N=3.

Критерій Севіджа:

Критерій мінімального ризику Севіджа рекомендує вибирати в якості оптимальної стратегії ту, при якій величина максимального ризику мінімізується в найгірших умовах, тобто забезпечується:

a = min(max rij)

Критерій Севіджа орієнтує статистику на найбільш несприятливі стани природи, тобто цей критерій виражає песимістичну оцінку ситуації.

Знаходимо матрицю ризиків.

Ризик – міра невідповідності між різними можливими результатами прийняття певних стратегій. Максимальний виграш в j-му стовпці bj = max(aij) характеризує благополучність стану природи.

1-й стовпець матриці ризиків:

r11 = 12 - 10 = 2; r21 = 12 - 3 = 9; r31 = 12 - 12 = 0; r41 = 12 - 2 = 10;

2-й стовпець матриці ризиків:

r12 = 25 - 25 = 0; r22 = 25 - 8 = 17; r32 = 25 - 6 = 19; r42 = 25 - 24 = 1;

3-й стовпець матриці ризиків:

r13 = 22 - 3 = 19; r23 = 22 - 22 = 0; r33 = 22 - 21 = 1; r43 = 22 - 6 = 16;

4-й стовпець матриці ризиків:

r14 = 15 - 6= 9; r24 = 15 - 9 = 6; r34 = 15 - 10 = 5; r44 = 15 - 15 = 0;

5-й стовпець матриці ризиків:

r15 = 12 - 12 = 0; r25 = 12 - 4 = 8; r35 = 12 - 9 = 3; r45 = 12 - 3 = 9;

Ai

П1

П2

П3

П4

П5

A1

2

0

19

9

0

A2

9

17

0

6

8

A3

0

19

1

5

3

A4

10

1

16

0

9

Ai

П1

П2

П3

П4

П5

max(aij)

A1

2

0

19

9

0

19

A2

9

17

0

6

8

17

A3

0

19

1

5

3

19

A4

10

1

16

0

9

16

Вибираємо з (19,17,19,16,) мінімальний елемент min=16

Висновок: вибираємо стратегію N=4.

Критерій Гурвіца:

Критерій Гурвіца є критерієм песимізму – оптимізму. За оптимальну приймається та стратегія, для якої виконується співвідношення:

max(si)

де si = y min(aij) + (1-y)max(aij)

При у=1 отримаєм критерій Вальде, при у=0 – оптимістичний критерій (максімакс).

Критерій Гурвіца враховує можливість як і найгіршого, так і найкращого для людини стану природи.

Вибір Y: чим гірші наслідки помилкових рішень, тим більше бажання застрахуватись від помилок, тим Y ближче до 1.

Розрахунок Si:

Згідно умови завдання коефіцієнт y=0.5;

s1 = 0.5•3+(1-0.5)•25 = 14

s2 = 0.5•3+(1-0.5)•22 = 12.5

s3 = 0.5•6+(1-0.5)•21 = 13.5

s4 = 0.5•2+(1-0.5)•24 = 13

Ai

П1

П2

П3

П4

П5

min(aij)

max(aij)

y min(aij) + (1-y)max(aij)

A1

10

25

3

6

12

3

25

14

A2

3

8

22

9

4

3

22

12.5

A3

12

6

21

10

9

6

21

13.5

A4

2

24

6

15

3

2

24

13

Вибираємо з (14,12.5,13.5,13,) максимальний елемент max=14

Висновок: вибираємо стратегію N=1.

Таким чином, у результаті рішення статистичної гри за різними критеріями частіше за інших рекомендувалася стратегія A3.

Висновок

Під час виконання цієї лабораторної роботи я навчився розвязувати графічно задачі з теорії ігор та обирати найкращі альтернативи за критеріями Вальда, Севіджа, Гурвіца та Лапласа.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51305. Научиться составлять программы шифрования текста, основываясь на принципе взбивания 418 KB
  Ход работы Ознакомиться с теоретической частью данной работы. Составить алгоритм программы шифрования по принципу взбивания. Составить программу шифрования по соответствующему заданию.
51307. Шифраторы 82 KB
  Цель работы: изучение принципов построения дешифратора и шифратора путем осуществления следующих действий: составление таблицы истинности работы логического устройства; составление логического выражения в соответствии с составленной таблицей истинности и его минимизация; составление схемы электрической функциональной синтезируемого устройства в соответствии с составленным логическим выражением с помощью эмулятора; проверка работоспособности схемы по таблице истинности с помощью эмулятора; Шифратором называется устройство...
51308. Построить граф состояний P-схемы 206 KB
  Для СМО из задания 1 построить имитационную модель и исследовать ее (разработать алгоритм и написать имитирующую программу, предусматривающую сбор и статистическую обработку данных для получения оценок заданных характеристик СМО). Распределение интервалов времени между заявками во входном потоке и интервалов времени обслуживания
51310. Имитационное моделирование. Разработка модели системы массового обслуживания в Arene 127.5 KB
  Системы массового обслуживания представляют собой класс схем разработанных в теории массового обслуживания. В качестве процессов обслуживания могут быть представлены различные по своей физической природе процессы функционирования экономических...
51311. Построение аналитической и имитационной моделей системы массового обслуживания 120 KB
  Если в свободную систему поступает заявка, то ее обслуживают совместно все каналы. Если во время обслуживания заявки поступает еще одна, то часть каналов переключается на её обслуживание и так далее, пока все каналы не окажутся занятыми. Интенсивность совместного обслуживания заявки n каналами n. Каналы распределяются равномерно между заявками.
51312. Использование SIMD-расширений 103 KB
  Цель работы Научиться использовать в программах SIMD-расширения архитектуры х86. Написать программу с использованием SIMD-расширений.