MODEL LAB数学建模交互课
课程进度05/ 16 讲
第 5 讲 · 把主观判断变成可检查权重

第 5 讲 · AHP 层次分析法

从目标—准则—方案层次,到两两比较、权重计算、一致性检验与敏感性分析,完整做通一次 AHP。

6 个微知识点24 道即时练习答案逐题隐藏无需联网运行
学完能做什么

可检查的学习目标

01
能画出目标—准则—方案层次结构
02
能构造互反判断矩阵并计算权重
03
能计算 CR、发现矛盾判断并做敏感性分析
知识点01

目标、准则、方案各归其位

先搭层次,不要先填矩阵

约 7 min
先猜一猜

“选实习单位”中,公司 A 是准则,还是方案?薪资是目标,还是准则?

AHP 先把复杂选择拆成层次:最上层是一个明确目标;中间是评价准则,必要时继续分子准则;最下层是候选方案。

同一层元素应回答同一类问题,并尽量相互独立。准则重叠会让某类因素被重复计算。

别踩坑方案混进准则层准则含义重叠
动手试一试

层次结构质量

LIVE

比较三种拆法。

清晰度
45
可信度
38
可用度
32

方案与指标混在一起,比较问题不一致。

跟我算一遍选择供应商

从 A/B/C 三家中选一家,考虑成本、质量、交期。

STEP 01

目标层:选择最合适供应商。

立即练习

学一点,马上做 4 题

答案默认隐藏。聚焦题卡后按 Space,一次只揭晓一道。

01选择未作答

“建设成本”在选址 AHP 中通常属于哪一层?

02判断未作答

准则越多,AHP 越科学。

03简答未作答

为“选择校园快递柜位置”列出目标、3 个准则和 3 个方案。

04选择未作答

哪个准则组合最可能重复?

知识点02

每次只回答一个小问题

用 1–9 标度做两两比较

约 9 min
先猜一猜

直接给“成本权重 0.5”很难,但比较“成本比质量重要多少”为什么更容易?

AHP 不让人一次分配全部权重,而是每次比较两个元素相对于同一上级目标的重要性。

1 表示同等重要,3/5/7/9 表示稍微、明显、强烈、极端重要,2/4/6/8 为中间值;反向比较取倒数。

别踩坑把 5 理解成多 5 分正反比较不互为倒数
动手试一试

判断表达

LIVE

观察词语与标度是否匹配。

清晰度
42
可信度
30
可用度
36

极端标度被滥用,权重被人为放大。

跟我算一遍成本与质量

在低预算采购中,认为成本明显比质量重要。

STEP 01

按标度可取 a成本,质量=5。

立即练习

学一点,马上做 4 题

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01选择未作答

若质量比交期稍微重要,常可取哪个标度?

02计算未作答

若 a12=7,则 a21 应为多少?

03判断未作答

标度 5 表示指标 i 比 j 多 5 个百分点。

04简答未作答

为什么填标度前要写判断理由?

知识点03

一次比较同一层的同类元素

构造互反判断矩阵

约 11 min
先猜一猜

为什么不能在同一矩阵中比较“成本”和“供应商 A”?

一个判断矩阵只比较同一层、属于同一上级节点的元素。矩阵对角线为 1,上下三角互为倒数。

n 个元素只需独立判断 n(n−1)/2 次,其余位置由互反关系自动填写。

别踩坑跨层比较同一对元素填两个独立数
动手试一试

矩阵规范性

LIVE

比较手填全矩阵与自动互反。

清晰度
70
可信度
48
可用度
56

同一对判断可能前后矛盾。

跟我算一遍三准则矩阵

成本/质量/交期比较为 3、5、2。

STEP 01

上三角填 a12=3、a13=5、a23=2。

立即练习

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01计算未作答

4 个准则需要做多少次独立两两比较?

02选择未作答

判断矩阵对角线元素应为?

03判断未作答

a12=3 且 a21=1/2 仍满足互反性。

04简答未作答

为什么成本与供应商 A 不能放在同一判断矩阵?

本讲主实验 · 拖一拖再下结论

三准则权重与一致性

拖动三组两两比较,观察权重与判断协调程度。

实时更新
观察结果等待计算

调整左侧参数,观察模型输出怎样变化。

实验后想一想

若成本比质量重要 3 倍、质量比周期重要 2 倍,那么成本与周期的比较大约应是多少?拖动验证。

知识点04

几何平均法与特征向量法

从矩阵得到权重

约 7 min
先猜一猜

判断矩阵填完后,怎样把一堆比值压缩成总和为 1 的权重?

常用方法包括特征向量法和行几何平均法。对教学与手算,几何平均法清晰:每行元素乘积开 n 次方,再归一化。

权重代表同一上级目标下的相对重要性,总和应为 1。

别踩坑权重未归一化把行和直接当最终权重
动手试一试

权重核对

LIVE

看看权重计算后的三项检查。

清晰度
72
可信度
55
可用度
62

矩阵方向录反也可能得到一组漂亮权重。

跟我算一遍二准则权重

矩阵 [[1,4],[1/4,1]]。

STEP 01

第一行几何均值 √4=2。

立即练习

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01计算未作答

未归一化权重为 [2,1,1],归一化后是多少?

02判断未作答

AHP 权重可以总和为 100,也可以总和为 1,只要论文说明。

03计算未作答

矩阵 [[1,4],[1/4,1]] 的第一项权重是多少?

04简答未作答

权重得到后为什么要和原始判断对照?

知识点05

CR 不是形式检查

一致性检验发现自相矛盾

约 9 min
先猜一猜

若 A 比 B 重要 3 倍,B 比 C 重要 3 倍,却说 C 比 A 重要 5 倍,发生了什么?

人类判断很难完全一致,但不能严重循环矛盾。一致性检验衡量判断矩阵偏离完全一致的程度。

CR<0.1 通常认为可接受;若不通过,应回到最矛盾的比较修正,而不是改计算结果。

别踩坑CR 超标仍继续综合为了通过任意改矩阵
动手试一试

一致性处理

LIVE

比较“通过数字”与真正复核。

清晰度
68
可信度
30
可用度
45

权重建立在自相矛盾的判断上。

跟我算一遍三项传递关系

A/B=3,B/C=2。

STEP 01

若完全一致,应有 A/C≈3×2=6。

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01选择未作答

A/B=4,B/C=2,完全一致时 A/C 应接近?

02判断未作答

CR=0.13 通常可直接认为通过一致性检验。

03计算未作答

n=3,λmax=3.06,则 CI 是多少?

04简答未作答

一致性不通过时最合理的处理是什么?

知识点06

主观权重必须接受扰动

综合排序与敏感性分析

约 11 min
先猜一猜

方案 A 只比 B 高 0.002 分,权重改 1% 后名次互换,还能说 A 明显最好吗?

综合权重将准则权重与各准则下方案局部权重相乘汇总。排名只是当前判断下的结果。

敏感性分析改变关键比较或权重,观察排名是否稳定;若频繁变动,应报告方案接近或需要更多证据。

别踩坑只报名次不报差距主观权重不做扰动
动手试一试

结论稳健性

LIVE

比较只给排名与报告临界点。

清晰度
75
可信度
55
可用度
62

隐藏了微小差距与不确定性。

跟我算一遍两方案接近

A=0.402,B=0.399,C=0.199。

STEP 01

A 与 B 仅差 0.003。

立即练习

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01计算未作答

准则权重 [0.6,0.4],方案 A 局部权重 [0.7,0.2],A 总权重多少?

02判断未作答

A 得分 0.501、B 得分 0.499,可以断言 A 显著优于 B。

03选择未作答

敏感性分析最适合回答什么?

04简答未作答

AHP 结果不稳定时怎样写结论?

离开前完成

完成一次可复核的三方案选择

从身边选择一个真实决策,限制 3–5 个准则、3 个方案,完整走通 AHP。

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