一、章节概述
应用数学是架构师考试中的计算大题来源。本章主要讲授运筹方法与数学建模,包括网络计划技术(关键路径 CPM)、线性规划、决策论(不确定型五大准则)与对策论(博弈)。重点在于关键路径计算、线性规划建模、不确定型决策准则判定与收益矩阵求解。
二、知识结构框架
20.1.1 网络计划技术
AOE 网 / 关键路径 / 优化
AOE 网 / 关键路径 / 优化
20.1.2 线性规划
目标函数 / 约束 / 单纯形法
目标函数 / 约束 / 单纯形法
20.1.3 决策论
不确定型 5 准则
不确定型 5 准则
20.1.4 对策论
零和博弈 / 纳什均衡
零和博弈 / 纳什均衡
20.2 数学建模
建模步骤 / 模型分类
建模步骤 / 模型分类
三、核心概念
1. 网络计划技术(CPM)
AOE(Activity On Edge)网用有向边表示活动、顶点表示事件。从源点到汇点的最长路径为关键路径,其长度即工程最短工期。关键路径上的活动为关键活动。
- Ve(j):事件 j 最早发生时间(正向取 max)。
- Vl(j):事件 j 最迟发生时间(逆向取 min)。
- e(i):活动 i 最早开始时间 = Ve(其起点)。
- l(i):活动 i 最迟开始时间 = Vl(其终点) − 活动耗时。
- 总时差 = l(i) − e(i);总时差为 0 的活动即关键活动。
2. 线性规划
在满足线性约束条件下,求线性目标函数极值的问题。三要素:决策变量、目标函数、约束条件。可行解的集合称为可行域,最优解一般在可行域顶点取得。求解方法为单纯形法。
3. 不确定型决策五准则
决策者对状态发生概率一无所知时,依据主观态度选择:
- 悲观主义(小中取大):先取各行最小,再取最大。
- 乐观主义(大中取大):先取各行最大,再取最大。
- 折中主义:CV = α × max + (1−α) × min,再取最大。
- 等可能(拉普拉斯):各状态概率相等,取期望最大。
- 后悔值(最小最大遗憾):列后悔矩阵,各行取最大后悔值,再取最小。
4. 对策论
研究有利害冲突各方如何选择策略。零和博弈中一方所得即另一方所失,最优策略在鞍点处取得(行最小取最大 = 列最大取最小)。若无鞍点则用混合策略。
四、关键公式
活动总时差 = l(i) − e(i) = Vl(终点) − Ve(起点) − 活动耗时
关键活动判定:总时差 = 0,即 e(i) = l(i)
线性规划标准形:max z = c₁x₁ + c₂x₂ + … s.t. Σ aᵢⱼxⱼ ≤ bᵢ,xⱼ ≥ 0
折中准则:CVᵢ = α·max(aᵢⱼ) + (1−α)·min(aᵢⱼ),选 max(CVᵢ)
后悔值:rᵢⱼ = max(列 j) − aᵢⱼ,再取 min( max(rᵢⱼ) )
零和博弈鞍点条件:max(min 行) = min(max 列)
五、图示引用
图20-1 AOE 网络图
图20-2 网络计划案例
关键路径求解(正逆向计算 Ve/Vl、e/l、总时差)是下午案例分析题的高频考点,务必熟练;不确定型决策五准则(悲观/乐观/折中/等可能/后悔值)的运算步骤要能套用;线性规划建模(目标函数+约束)常出计算题;零和博弈鞍点判定条件需记忆。