【数学建模】第十七章马氏链模型

模型简介

马氏链及其基本方程

按照系统的发展,时间离散化为 n=0,1,2, ,对每个 n ,系统的状态用随机变量 Xn 表示,设 Xn 可以取 k 个离散值 Xn=1,2,,k ,且记 ai(n)=P(Xn=i) ,即状态概率,从 Xn=iXn+1=j 的概率记作 pij=P(Xn+1=j|Xn=i) ,即转移概率。如果 Xn+1 的取值只取决于 Xn 的取值及转移概率,而与 Xn1,Xn2 的取值无关,那么这种离散状态按照离散时间的随即转移过程称为马氏链。马氏链的基本方程为

ai(n+1)=kj=1aj(n)pji, i=1,2,...,k

并且要满足以下条件

ki=1ai(n)=1, n=0,1,2,...pij0, i,j=1,2,...,kkj=1pij=1, i=1,2,...,k

两种马氏链:正则链,吸收链

马氏链的重要性质:对于给定的状态转移速率,n 时状态概率 a1(n),a2(n) 趋向于稳定值,该值与初始状态无关。

钢琴销售的存贮策略

顾客的到来服从泊松分布(相互独立的,在服务系统中通常认为需求量近似服从泊松分布)

基因遗传

马氏链模型是研究遗传学的重要工具之一。

随机交配

自然界中生物群体的一种常见的、最简单的交配方式。

在这种交配方式中,继承者的基因类型分布永远不会改变,这个结果在遗传学中称为Hardy–Weinberg平衡定律。

Hardy–Weinberg平衡定律:无限大的群体;随机婚配;没有突变;没有选择;没有迁移;没有遗传漂变(小群体内基因频率随机波动)。结论:群体内一个位点上的基因型频率和基因频率将代代保持不变,处于遗传平衡状态。

这样的模型是一个正则马氏链。

近亲繁殖

从同一对父母的大量后代中,随机的选取一雄一雌进行交配,产生后代。

这样的模型是一个吸收马氏链。

实用价值:为了选择混种(抗病性等品质比纯种好),在近亲繁殖情况下大约经过 5~6 代就应该重新选种。

等级结构

用来描述一个社会系统中的等级结构,也可以用作人才自由流动的情况下,从商、从政等人员结构的变化,或电子、钢铁、机械及第三产业中劳动力构成的演变等。

资金流通

若干地区之间资金每年按照一定比例互相流动,各个地区还有一部分资金流出这些地区,并且不再回来。此模型用于使这些地区的资金分布趋向给定的稳定分布,并确定银行应该投放或收回多少资金。

Author: iwannaeat
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