Файл: Сирл, С. Матричная алгебра в экономике.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 129

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

в) Допустим, что участники игры вступают в коалицию, как с помощью совместных действий можно максимизировать сумму их общего выигрыша? Как выглядит в этом случае их общая платежная матрица?

г) Какие совместные действия предпочел бы первый участник игры,

если

бы он стремился максимизировать разность между своим выигрышем и

выиг­

рышем второго игрока?

 

6 . Рассмотрим данные о расходах на перевозку товара, отгружаемого на тех или иных заводах в различные места назначения. Пусть размер нашей матрицы

издержек перевозки (выраженных в долларах)

будет равен 3 x 4 , в заголовках

строк

будут указаны различные заводы,

а

в заголовках столбцов — места на­

значения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 =

'10

 

15

9

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

8

12

 

8 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

14

22

17

 

 

 

 

При

этом

издержки

 

производства

(доллары)

на

первом

заводе равны 40

на втором — 38,

 

на

третьем — 41.

 

 

производства

размером 3 x 4 ,

элементы

а)

Напишите матрицу

Р издержек

которой группируются

по строкам и столбцам так же,

как и в S.

на про­

б)

Определите матрицу

совокупных

издержек,

объединяя

затраты

изводство и транспортирование товаров.

 

 

 

 

 

 

7.

Пусть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“3

6 '

 

 

 

1

0

 

3 2'

 

'

Г

Г

 

 

 

А =

,

в =

 

 

 

1

 

 

 

2 1.

0 — 1 — 1 1_

 

 

0

и (/ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 .

 

 

 

Покажите, что

—6 3

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

АВ =

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 —1 5 5

 

 

' —Г

 

 

 

 

"1

0 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

Вх =

 

 

 

В 'В х =

. 2

,

где

В '

-

0 — 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— 1

 

 

 

 

 

3 — 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—4-

 

 

 

 

L.2

1J

 

 

 

в)

А у =

 

 

,

А'Ау--

 

—7

,

где

А ’ -

3 2

 

 

 

 

 

 

 

—17

6 1

 

 

 

 

г)

А2 — 4А — 91= 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

{ Л

— 1

 

6

 

1 1

6 '

Л_ 1 0 '

 

 

 

 

 

2 —3 = 9

 

 

Л =

0 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

2 -- 3

 

 

 

 

 

 

 

8 .

Убедитесь,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

1 г

2 3

 

2 3'

1 Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1 3 2

 

3 2 .1 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

1

1

1

1

,

то А2 =А;

 

 

 

 

 

 

 

если А =

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

если

С

6

- 4

 

, то С2= 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 — 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45


 

1 ~4 —5 - - Г

'

1

1

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

г) -Г 1

1

2

 

1

0

1 = / 3.

 

 

 

 

 

 

 

9 _4

4 - -1_

 

0

4 - L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

2

3"

 

 

' 6

 

0

0

 

 

 

9.

Пусть

Х =

 

0 — 1 — 2

и Y =

—3

 

4

0

, найдитеX2, К2, XY, YX

 

 

 

 

 

0

7

 

 

0

—5

2

 

 

 

и покажите,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

5

44"

 

 

(Х + К)2= Х2 + Х К + У Х + К 2=

—28

13 —33 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 —62

88

 

 

 

1 0 2 '

 

"1

3

0 '

 

 

'6 5 Т

 

10.

Дано

Л =

0

1

1 ,

в =

0

4

1

,

х

= 2 2 4

 

 

 

 

2

0

2

 

2

3

0

 

 

3 3

6 .

 

покажите, что АХ = ВХ, хотя A=f=B.

11. Пусть А = {aij} при г, / = 1, 2, ... , г,

D =

{d^}

при i, } —

1 ,2 ........ ,

г; d*7- = 0 для

г =£ /';

покажите, что ЛД =

{d;jajj} и

ДЛ = {da

ац] при t, / =

1, 2....... г.

12. Бирман

[1]

исследовал процесс рефинансирования

в условиях, когда

в соответствии с принятыми допущениями вероятные изменения процентных ставок заданы, например, такой матрицей вероятностей перехода:

0

, 6

0 ,2

0 ,2 '

Р = 0,3

0,5

0 ,2

.0

,1

0,3

0 ,6

в заголовках строк и столбцов указываются процентные ставки соответственно

5, 6 , 7%.

а) Текущий вектор вероятностей состояния для каждой из процентных

ставок

в период п х'п определяется в результате умножения справа вектора ве­

роятностей

в период 1 х[ на Р п— Допустим, что начальная процентная ставка

равна 6 %,

тогда х\ будет составлять (0 1 0]. Как будут выглядеть векторы ве­

роятностей для двух последующих периодов?

б)

Проведя соответствующие вычисления, проверьте правильность следу­

ющих соотношений:

х'а=х'2Р = х(Р2.

в) Приведенная матрица вероятностей перехода обладает специфическим свойством: сумма элементов каждой ее строки и каждого столбца равна единице. Матрицу такого вида называют двоякостохастической матрицей. Произведе­ ние, полученное путем умножения х\ справа на всевозможные матрицы такого

вида, при неограниченно возрастающем п будет стремиться к пределу — вектору

особого вида. Вычислите, чему

равны

х4, х'ъ и Х5, и решите, каким мог бы быть

вид этого вектора.

 

 

 

 

г) Какой вид примет этот вектор,

если порядок матрицы равен 10?

13. Даны следующие две матрицы вероятностей перехода:

Р2 %РЯ

Я2

Р

Я

о

Р = Р2 2р<7

Я2 и Т =

2

2

_р2 2pq

q2_

2

- 0

р

q _

46


П о к а ж и т е ,

что

 

 

а)

Р Т = Р = ТР,

б) Т2 = -—■(Р + Т),

в) Р2= Р,

 

( 1

\ n — l

 

г) Тп = Р +

(Т— Р)

 

 

 

\ 2 /

и если

1

1

1

 

S = — / + — Т + — Р, то

 

 

4

2

4

 

Д) ST = TS = Т2 и е) S2 = — (7+6Т + 9Р). 16

14. Воспользовавшись данными, приведенными в упражнении 7 главы I, допустим, что предполагаемый спрос на билеты характеризуется следующим распределением вероятностей:

Размеры спроса на билеты . . . . .

 

1

2

3

4

Вероятности...........................................

0,3

0,4

0,2

0,1

Пусть матрица условных издержек составляет

 

 

 

 

■ 3

3

3

 

3~

 

 

 

— 2

6

6

 

6

 

 

 

—7

1

9

 

9

 

 

 

_— 12

—4

4

12.

 

 

 

Для того чтобы вычислить ожидаемый уровень издержек при каждом из воз­ можных решений, умножьте эту матрицу на вектор вероятностей. Будут ли раз­ личаться между собой результаты в зависимости от того, как мы будем умножать матрицу на вектор: справа или слева?

15. Рассматривается проект вложения капитала сроком на три года, кото­

рый должен обеспечивать следующую денежную

выручку:

в первый год —

1000 долларов, во второй — 2000 долларов,

в третий

10 000 долларов.

Допустим, что проект будет принят в том случае, если совокупный доход от капи­ таловложений (в пересчете на сегодняшний доход) будет превышать требую­ щиеся затраты, составляющие 5000 долларов, причем дисконтирование ожидае­ мого дохода проводится по годовой ставке 10%. При такой ставке дисконтирова­ ния доход, который будет получен на протяжении первого года, должен быть ум­ ножен на 0,9091, на протяжении второго года — на 0,8264 и на протяжении третьего — на 0,7513. Запишите денежную выручку и дисконтирующие множи­ тели в векторной форме; перемножив их между собой, определите, чему равен дисконтированный совокупный доход от капиталовложений. Будет ли принят рассматриваемый проект?

16. а) Рассмотрим линейную производственную функцию

Qt Ьххц +Ь2х2(,

где хи и X2t обозначают соответствующие затраты за период 7; bt и Ь2 — техно­ логические коэффициенты; qt — выпуск продукции на протяжении периода t. Допустим, что вектор-строка q' = {qt} характеризует выпуск продукции на про­

тяжении соответствующих

лет

t-= 1, ..., п; в

матрице затрат X

—■ {хц}

при i =

1, 2 по строкам

группируются данные

о различных видах

затрат,

а по

столбцам — данные

за

соответствующие

годы; вектор-строка

b’ — Ibt)

характеризует

соотношения, складывающиеся между затратами и выпуском.

Представьте в

матричной форме зависимость q от X и Ь.

 

47


б ) П р е д п о л о ж и м , ч то п р и п = 3 мы р а с п о л а г а е м с л е д у ю щ и м и д а н н ы м и

320 360 290

и Ь' = [3 5].

700 780 800

Определите вектор выпуска продукции.

 

 

 

 

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

 

1. B i c r m a n

Н.

Jr.

(1966). The bond refunding decision as a Markov

process. Management

Science, 12,

545—555.

 

2.

D e m i n g

W.

E.

and

G 1 a s s e r G. J. (1968). A Markovian analy­

sis of the life of newspaper

subscriptions. Management Science, 14, B, 283—293.

 

3.

D e r m a n

C. (1963). Optimal replacement and maintenance under

Markovian deterioration

with probability bounds on failure. Management Science,

9,

478—481.

 

 

 

 

N1

ДРУГИЕ ДЕЙСТВИЯ

ГЛАВА

С МАТРИЦАМИ

1.ЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Впредыдущей главе мы уже видели, что произведение матрицы

Аи вектора х само является вектором. Обозначим этот вектор-произве­ дение через у. Тогда у —Ах. Из самого определения процесса умноже­ ния следует, что каждый элемент произведения есть сумма элементов вектора х, каждый из которых умножен на соответствующий элемент Л. Например,

Ух

ац

ап

а13 ]

л2

=у = Ах

а21

 

 

У2 .

а22 ^23 у

дает

 

 

 

л3

 

 

 

 

Ух ~ а11х1 + UX2X2

<213X3

 

и

 

 

 

 

У2 — Я21Х1 &22х2 “Ь <223X3-

Таким образом, если не все члены ап , а12 и а13 равны нулю, то элемент ух равен взвешенной сумме элементов х с весами, равными элементам первой строки матрицы А. Такая взвешенная сумма называется' ли­ нейной комбинацией элементов х\ она линейна, поскольку элементы х не имеют иной степени, кроме первой, и нет членов, содержащих более одного элемента вектора х. Следовательно, в произведении у = Ах элементы у являются линейными комбинациями х-ов; иными словами, вектор х был преобразован в вектор у с помощью умножения. Говорят, что в такой ситуации матрица А представляет собой линейное преоб­ разование х в у. Она и есть то операционное средство, с помощью ко­ торого элементы х преобразуются в элементы у.

Необходимость в линейном преобразовании одного ряда перемен­ ных в другой (или одного вектора в другой) возникает в различных обстоятельствах. В качестве иллюстрации воспользуемся задачей оп­ ределения производственных потребностей.

49