第10章统计决策解析课件.ppt
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1、2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-1,统计学,主编:费宇,石磊,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-2,2023/4/3,统计学第10章统计决策,第10章 统计决策,10.1 统计决策的基本概念10.2 完全不确定型决策10.3 一般风险型决策 10.4 贝叶斯决策,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-3,【引例】,某电子公司生产一种使用在手机里的精密电子零件,每500个为一批。由于这种零件的生产技术要求比较高,所以产品的不合格率较高。据以往的统计数据显示,有80%批量的产品不合格率达到20%,20%批量的产品不合格率达到30%。即便如此,这种零件的市场需
2、求还是比较大。于是,公司与手机生产商协商达成一致,公司先把产品卖给手机生产商,手机生产商负责将零件组装在手机里,如果手机的使用顾客因该零件出现问题退回手机厂家维修,那么公司必须召回所有不合格产品,并承担全部费用。假设每召回一个的总费用为20元(包括手机生产商购买此产品的费用10元/个,以及其他相关费用10元/个)。由于召回的成本较高,公司考虑采取一定的措施有效降低出厂产品的不合格品率。而最直接简便的方法就是,在产品出厂前进行检查,发现有不合格产品就及时替换。据调查,产品检查的成本是4元/个,替换的成本是1.5元/个。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,2023/4/3,统计学第10章统
3、计决策,10-4,2023/4/3,统计学第10章统计决策,【引例】,两个决策的问题:公司应该对每个出厂的产品进行检验吗?在决定是否进行100%的检验之前,是否对每批产品进行样本容量为2的抽样检验更好呢?,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-5,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10.1 统计决策的基本概念,10.1.1 统计决策的概念及其基本特征1.统计决策的概念决策:目标决策行动结果统计决策:在决策这一动态过程中,采用统计方法,利用有关的统计信息和相应的统计分析方法在不确定情况下进行决策。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-6,2.统计决策的特征,它主要研
4、究不确定型和风险型的决策问题。它是研究非对抗型决策问题的一种主要方法。它是一种定量决策。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-7,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10.1.2 损益矩阵表,表10.1 收益矩阵表,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-8,2023/4/3,统计学第10章统计决策,损益矩阵表的构成,行动(act)空间:事件(event)空间或状态空间:状态空间的概率(probability)分布:损益值(payoff):(10.1),2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-9,2023/4/3,统计
5、学第10章统计决策,【例10.1】订购空调,假设某承销商在夏季到来之前将订购一批空调。在考虑了以往各个夏天的销售情况、当前人们的消费能力以及市场竞争等因素之后,该承销商估计今年市场需求有大、中、小3种可能,其概率分别为0.5、0.3、0.2。其中:需求量大是指平均可以销售空调100台,需求量中是指平均销售量只能达到60台,而需求量小是指平均销售量只有20台。现在,对于订购数量提出了三个备选方案:一是订购100台,二是订购70台;三是订购30台。每台空调的成本是1000元,零售价1300元(包括装配费用)。季末没有卖出的空调可以每台800元退回制造商。试写出该承销商订购空调的损益矩阵表。,202
6、3/4/3,统计学第10章统计决策,10-10,2023/4/3,统计学第10章统计决策,解:,表10.2某承销商订购空调的损益矩阵表(单位:元),2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-11,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10.2 完全不确定型决策,损益矩阵表中获知信息:事件发生的概率和损益值问题:概率获知存在困难,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-12,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10.2.1 完全不确定型决策准则,1.自然状态概率未知三大准则:(1)最大最大准则(maximax criterion)(10.2)其中,表示最优选择方案。(2)
7、最大最小准则(maximin criterion)(10.3),2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-13,2023/4/3,统计学第10章统计决策,(3)最小最大后悔值准则(minimax regret criterion)后悔值(regret):当某个特定事件发生时,它所产生的经济后果与采取最佳行动带来的经济收益之间的差值。方案 在状态 下的后悔值计算式子:(10.4)其中,表示在状态 下,正确决策可能得到的最大收益。最优选择方案:(10.5),2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-14,2023/4/3,统计学第10章统计决策,【例10.2】订购空调,在例10.1中,
8、假设承销商对有关市场的状态不能把握,即未来市场需求的概率是未知的,试根据最大最大准则和最大最小准则进行决策。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-15,2023/4/3,统计学第10章统计决策,解:,例10.1中,方案一在各种状态下的最大收益为30000元,方案二在各种状态下最大收益为21000元,方案三在各种状态下的最大收益为9000元,根据最大最大准则,最佳行动是方案一。例10.1中,方案一在各种状态下的最小收益为-10000元,方案二在各种状态下的最小收益为-4000万元,方案三在各种状态下的最小收益值为4000 元,根据最大最小准则,最佳行动是方案三。,2023/4/3,统
9、计学第10章统计决策,10-16,2023/4/3,统计学第10章统计决策,【例10.3】订购空调,在例10.1中,承销商对未来市场的需求情况无法估计,请根据最小最大后悔值准则进行决策。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-17,2023/4/3,统计学第10章统计决策,解:,表10.3 某承销商订购空调的后悔值矩阵表(单位:元)由表10.3,方案一的最大后悔值为14000元,方案二的最大后悔值为9000元。方案三的最大后悔值为21000元。根据最小最大后悔值准则,应选择方案二。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-18,2023/4/3,统计学第10章统计决策,2.自
10、然状态概率已知,(10.6)(1)等概率准则其中,(10.7)(2)折中准则其中,(10.8)和1-表示最大收益值和最小收益值的权数。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-19,2023/4/3,统计学第10章统计决策,【例10.4】订购空调,在例10.1中,假设承销商对未来市场的需求发生的可能性未知,但认为各种需求情况出现的可能性大致相同,试根据等可能性准则进行决策。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-20,2023/4/3,统计学第10章统计决策,解:,方案二的收益期望值最大,所以根据等可能性准则,应选择方案二。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-2
11、1,2023/4/3,统计学第10章统计决策,【例10.5】订购空调,在例10.1中,假设承销商根据经验判断乐观系数为0.6,试根据折中准则进行决策。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-22,2023/4/3,统计学第10章统计决策,解:,方案一的收益期望值最大,所以,根据折中原则,应选择方案一。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-23,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10.2.2 各种决策准则比较,表10.4 各种准则决策结果,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-24,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10.3 一般风险型决策,风险型
12、决策:对未来可能出现的情况有一定把握,决策是在信息不完全确定,即在有一定风险情况下进行的。目的:估计自然状态的概率分布,将风险型决策转化为确定型决策。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-25,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10.3.1 自然状态的概率分布估计,依赖事件发生的客观规律对未来形势出现的可能性进行估计得到的概率称为客观概率。例如,在一副扑克牌的游戏中,得到一个五张同花顺的可能性是多少。根据以往机器设备发生故障的频率来估计概率,从而确定出合理的检修时间间隔。依赖主观判断对未来形势出现的可能性进行估计得到的概率称为主观概率。例如,未来股票价格的走势的可能性。,2
13、023/4/3,统计学第10章统计决策,10-26,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10.3.2 风险型决策的准则,1.最大概率准则【例106】利用例10.1中的损益矩阵表,根据最大概率准则选择最佳行动方案。解:该例的各种自然状态中,“市场需求大”的可能性最大,因此,该状态为最可能状态。所以,根据最大概率准则,应选择方案一,即订购的空调数为100台。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-27,2023/4/3,统计学第10章统计决策,2.概率期望值准则以例10.1说明,不考虑收益值,仅根据市场需求的概率分布情况,计算市场需求量的期望值,以此为标准来决定最佳的订购数量。此例
14、中说明,可考虑选择订购72台,或是接近72台的方案。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-28,2023/4/3,统计学第10章统计决策,3.收益期望值准则首先,计算各行动方案的收益期望值(10.10)其次,比较各方案收益的期望值大小,从中选出最大的方案作为最佳方案。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-29,2023/4/3,统计学第10章统计决策,【例107】利用例10.1中的损益矩阵表,根据收益期望值准则选择最佳行动方案。解:根据收益期望值准则,应选择方案一,即订购空调100台。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-30,2023/4/3,统计学第10
15、章统计决策,【例10.8】给出引例的损益矩阵表,并根据收益期望值准则判断公司应该对每个出厂的产品进行检验吗?解:公司面临两个自然状态:一批不合格率是20%的产品;:一批不合格率是40%的产品。同时,公司面临两个行动方案:不检验;:对每个出厂产品进行检验。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-31,2023/4/3,统计学第10章统计决策,最优方案应该是,即对全部出厂的产品进行检验。,表10.5 某电子公司的损益矩阵表(单位:元),2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-32,2023/4/3,统计学第10章统计决策,4.变异系数准则首先,计算各行动方案的变异系数(10.11
16、)(10.12)其次,比较各方案的变异系数的大小,变异系数越小,说明风险性越小。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-33,2023/4/3,统计学第10章统计决策,【例10.9】以例10.1中的损益矩阵表,根据变异系数准则选择最佳行动方案。综合考虑收益期望值和变异系数,方案二比方案一更优。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-34,2023/4/3,统计学第10章统计决策,5.后悔期望值准则6.满意准则(10.13)其中:是给定的满意水平,是各方案收益值不低于目标值的累积概率。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-35,2023/4/3,统计学第10章统计
17、决策,【例10.10】利用例10.1中的损益矩阵表,根据满意准则选择满意的行动方案,假定给出的满意水平有15000元和30000元两种。,解:1.如果假设给定的满意水平是15000元,则由由此可知,方案二达到既定满意水平的累积概率最大,所以选择方案二。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-36,2023/4/3,统计学第10章统计决策,2.如果假设给定的满意水平是30000元,则由由此可知,方案一达到既定满意水平的累积概率最大,所以选择方案一。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-37,2023/4/3,统计学第10章统计决策,7.期望效用准则所谓期望效用准则,是指根据
18、决策者的风险态度确定相应的效用函数,用效用值代替损益矩阵表中的金钱值,计算各行动方案的期望效用,以期望效用最大值对应的方案作为最佳决策行动。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-38,2023/4/3,统计学第10章统计决策,【例10.11】利用例10.1中的损益矩阵表,假设承销商的效用函数形式为:。根据期望效用准则确定最佳的行动方案。,解:表10.5 某承销商订购空调的效用矩阵表(单位:元),2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-39,2023/4/3,统计学第10章统计决策,各行动方案的效用期望值为:根据效用期望准则,应选择方案一,即订购空调100台。,2023/4/
19、3,统计学第10章统计决策,10-40,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10.4 贝叶斯决策,10.4.1 决策树决策树由决策点、方案枝、机会点、概率枝和结果点组成。,2023/4/3,统计学第10章统计决策,10-41,2023/4/3,统计学第10章统计决策,【例1012】,某投资者计划进行一项金额为100万元、期限是一年的投资。现在,他的投资计划有三个备选方案:一是投资于收益率为10%的固定收益凭证;二是投资于浮动利率的债券;三是投资于一个基金组合。经过分析,他认为后两种行动方案的收益与很多因素有关,其中最重要的是宏观经济形势。他预测宏观经济形势有三种可能的自然状态,一是经济衰
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