②成对比较矩阵比较的次数要求太 ,因:n个元素比较次数为:Cn2?n(n?1)次, 2!因此,问题是:如何改造成对比较矩阵,使由其能确定诸因素C1, ?, Cn对上层因素O的权重?
对此Saoty提出了:在成对比较出现不一致情况下,计算各因素C1, ?, Cn对因素(上层因素)O的权重方法,并确定了这种不一致的容许误差范围。
为此,先看成对比较矩阵的完全一致性——成对比较完全一致性 四:一致性矩阵
Def:设有正互反成对比较矩阵:
??WW?a111??W?1 a12?11W?1 , ? , a?W1?1n2W?n??aW2W2W2?21? a22??1 , ?A???W? , a2n?1W2Wn? (4) ??? ? ? aWiij? ???Wj?????a?WnWWn1W ann2? ? ann?n ?1 ?1W2Wn??除满足:(i)正互反性:即 而且还满足:(ii)一致性:即
则称满足上述条件的正互反对称矩阵A为一致性矩阵,简称一致阵。 一致性矩阵(一致阵)性质: 性质1:A的秩 Rank(A)=1
A有唯一的非0的最大特征根为n
性质2:A的任一列(行)向量都是对应特征根n的特征向量:
即有(特征向量、特征值):
?W1??W1?W2A??W?1???Wn?W?1W1W2W2W2?WnW2????W1WnW2Wn?WnWn???W1???????W2??,则向量W???? ?????W??3?????W1W1??W1W2满足:AW?????WnWn??WW2?1???W1??W??nW???1??1?Wn?W???nW????2???2??nW Wn?????????W??nW?Wn???n??n?即: (A?nI)W?0
?W1?????W2?启发与思考:既然一致矩阵有以上性质,即n个元素W1, W2, W3 , …Wn 构成的向量W???
????W??n?是一致矩阵A的特征向量,则对一致矩阵A来说,可以把一致矩阵A的特征向量W求出之后,再把一致矩阵A的特征向量W归一化后得到的向量?,看成是诸元素W1, W2, W3 , …Wn 目标O的权向量。因此,可以用求一致矩阵的特征根和特征向量的办法,求出元素W1, W2, ???W3 , …Wn相对于目标O的权向量。
解释:一致矩阵即:n件物体M1, M2, ?,Mn,它们重量分别为W1, W2 , ?,Wn,将他们
?W1????W2?两比较重量,其比值构成一致矩阵,若用重量向量W???右乘A,则
????W??n??A的特征根为n,??W1??????W?:重量向量 W=?2?,则归一化后的特征向量?以n为特征根的特征向量为?????W??:? ?n???W???1??W=?????Wi=1?,就表示诸因素C1,C2,?,Cn对上层因素O的权重,即为???W????权向量,此种用特征向量求权向量的方法 称特征根法,?分析:
?W1????W?若重量向量W??2?未知时,则可由决策者对物体M1, M2, ?,Mn之间两两相比关系,
????W??n?主观作出比值的判断,或用Delphi(调查法)来确定这些比值,使A矩阵(不一定有一致性)为已知的,并记此主观判断作出的矩阵为(主观)判断矩阵A,并且此A(不一致)在不一致的容许范围内,再依据:A的特征根或和特征向量W连续地依赖于矩阵的元素aij,即当aij离一致性的要求不太远时,A的特征根i和特征值(向量)W与一致矩阵A的特征根?和特征向量W也相差不大的道理:由特征向量W求权向量W的方法即为特征向量法,并由此引出一致性检查的方法。 问题:Remark
以上讨论的用求特征根来求权向量W的方法和思路,在理论上应解决以下问题: 1. 一致阵的性质1是说:一致阵的最大特征根为n(即必要条件),但用特征根来求特征向量时,应回答充分条件:即正互反矩阵是否存在正的最大特征根和正的特征向量?且如果正互反矩阵A的最大特征根?max?n时,A是否为一致阵?
2. 用主观判断矩阵A的特征根?和特征向量W连续逼近一致阵A的特征根?和特征向量
W时,即: 由lim?k??
k?k得到:limWk?W
k??即: limAk?A
k??是否在理论上有依据。
3.一般情况下,主观判断矩阵A在逼近于一致阵A的过程中,用与A接近的A*来代替A,即有A*?A,这种近似的替代一致性矩阵A的作法,就导致了产生的偏差估计问题,即一致性检验问题,即要确定一种一致性检验判断指标,由此指标来确定在什么样的允许范围内,主观判断矩阵是可以接受的,否则,要重新两两比较构造主观判断矩阵。此问
题即一致性检验问题的内容。
以上三个问题:前两个问题由数学严格比较可获得(见教材P325,定理1、定理2)。第3个问题:Satty给出一致性指标(Th1,Th2介绍如下:) 附:
Th1:(教材P326,perronTh 比隆 1970 )对于正矩阵A(A的所有元素为正数) (1)A的最大特征根是正单根?;
(2)?对应正特征向量W(W的所有分量为正数)
?1???kAe?1?(3)limTk?W 其中:e???为半径向量,W是对应?的归一化特征向量
k??eAe????1???证明:(3)可以通过将A化为标准形证明 Th2:n阶正互反阵A的最大特征根??n;
当??n时,A是一致阵
五、一致性检验——一致性指标:
1.一致性检验指标的定义和确定——C?I的定义:
当人们对复杂事件的各因素,采用两两比较时,所得到的主观判断矩阵A,一般不可直接保证正互反矩阵A就是一致正互反矩阵A,因而存在误差(及误差估计问题)。这种误差,必然导致特征值和特征向量之间的误差(???)及?W-W?。此时就导致问题AW=?maxW与问题AW?nW之间的差别。(上述问题中?max是主观判断矩阵A的特征值,W是带有偏差的相对权向量)。这是由判断矩阵不一致性所引起的。
因此,为了避免误差太大,就要给出衡量主观判断矩阵A的一致性的判别准则。 因为:
①当主观判断矩阵A为一致阵A时就有:
????=??kk?1n?1nnk??akk??1?n A为一致阵时有:aii?1
k?1k?1nn
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