YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI-2 -Markov Zincirleri-



Benzer belgeler
Yıldız Teknik Üniversitesi Endüstri Mühendisliği Bölümü KARAR TEORİSİ MARKOV SÜREÇLERİ. Markov Analizi

Ders 1: Markov Zincirleri YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI III. Markov Süreçleri Ders 4. Stokastik Süreç Nedir? Stokastik Süreç Nedir?

Bekleme Hattı Teorisi

SAKARYA UNIVERSİTESİ ENDUSTRI MUHENDISLIĞI YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI II MARKOV ZİNCİRLERİ DERS NOTLARI

İstatistik, genel olarak, rassal bir olayı (ya da deneyi) matematiksel olarak modellemek ve bu model yardımıyla, anakütlenin bilinmeyen karakteristik

Rassal Değişken. Yrd. Doç. Dr. Tijen ÖVER ÖZÇELİK

Örnek Uzay: Bir deneyin tüm olabilir sonuçlarının kümesine Örnek Uzay denir. Genellikle harfi ile gösterilir.

EME Sistem Simülasyonu. Giriş. Olasılık Dağılımı. Rassal Degiskenler

1.58 arasındaki her bir değeri alabileceği için sürekli bir

BİYOİSTATİSTİK Olasılıkta Temel Kavramlar Yrd. Doç. Dr. Aslı SUNER KARAKÜLAH

Olasılık, bir deneme sonrasında ilgilenilen olayın tüm olaylar içinde ortaya çıkma ya da gözlenme oranı olarak tanımlanabilir.

Örnek Bir zar atıldığında zarın üstünde bulunan noktaların sayısı gözlensin. Çift sayı gelmesi olasılığı nedir? n(s) = 3 6 = 1 2

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - I

Stokastik Süreçler. Bir stokastik süreç ya da rastgele süreç şöyle tanımlanabilir.

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

BAYES KURAMI. Dr. Cahit Karakuş

Olasılık teorisi, matematiğin belirsizlik taşıyan olaylarla ilgilenen bir dalıdır. Bu bilim dalı rasgele değişkenleri inceler.

Markov Zincirleri Yöntemi Kullanılarak Altın Fiyatları ile BIST 100 Endeksi Arasındaki İlişkinin Analizi

Faktöriyel: 1'den n'ye kadar olan tüm pozitif tamsayıların çarpımına, biçiminde gösterilir. Aynca; 0! = 1 ve 1!=1 1 dir. [Bunlar kabul değildir,

İstatistik ve Olasılık

SÜREKLİ RASSAL DEĞİŞKENLER

Olasılık bir diğer ifadeyle bir olayın meydana gelme şansının sayısal ifadesidir. Örnekler:

BİYOİSTATİSTİK Örnekleme ve Örnekleme Yöntemleri Yrd. Doç. Dr. Aslı SUNER KARAKÜLAH

OLASILIK. P(A) = şeklinde ifade edilir.

Olasılık bir olayın meydana gelme şansının sayısal ifadesidir. Örnekler:

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

rasgele değişkeninin olasılık yoğunluk fonksiyonu,

Gerçek uygulamalarda, standart normal olmayan sürekli bir rassal. değişken, sıfırdan farklı bir ortalama ve birden farklı standart sapma

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI III Final Çalışma Soruları

9.Konu Lineer bağımsızlık, taban, boyut Germe. 9.1.Tanım: V vektör uzayının her bir elemanı

1-2 - * Bu Ders Notları tam olarak emin olmamakla birlikte yıllarına aiitir.tekrardan Sn.Hakan Paçal'a çoook tsk ederiz...

Ders Kodu Dersin Adı Yarıyıl Teori Uygulama Lab Kredisi AKTS IND 621 Stokastik Süreçler

İçindekiler. Ön Söz... xiii

İstatistik 1. Bölüm 5 Olasılık Teorisi ve Kesikli Olasılık Dağılımları. Ankara Üniversitesi SBF, GYY

Ders 4: Rastgele Değişkenler ve Dağılımları

MARKOV ZİNCİRLERİNDE DURUMLARIN SINIFLANDIRILMASI

11. Sunum: İki Kapılı Devreler. Kaynak: Temel Mühendislik Devre Analizi, J. David IRWIN-R. Mark NELMS, Nobel Akademik Yayıncılık

Mühendislikte İstatistik Yöntemler

Ders 8 in Özeti YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI III. Markov Süreçleri Ders 9. Bir Markov Zincirinin Sınıflandırılması. Örnek: Kumarbazın İflası

Uygulama 6. Transkripsiyon yönü. Ekzonlar (kodlama bölgeleri) Transkripsiyon. Sonlandırıcı kodon başlangıcı

Olasılık Kavramı. Recep YURTAL. Mühendislikte İstatistik Metotlar. Çukurova Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

BMÜ-111 Algoritma ve Programlama. Bölüm 5. Tek Boyutlu Diziler

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

DENİZ HARP OKULU ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

OLASILIK ve KURAMSAL DAĞILIMLAR

RASSAL DEĞİŞKENLER VE OLASILIK DAĞILIMLARI. Yrd. Doç. Dr. Emre ATILGAN

KUYRUK TEORİSİ II DOĞUM-ÖLÜM SÜRECİ

AYRIK YAPILAR ARŞ. GÖR. SONGÜL KARAKUŞ- FIRAT ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ YAZILIM MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ, ELAZIĞ

İleri Diferansiyel Denklemler

OYUN TEORİSİ. Özlem AYDIN. Trakya Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

İstatistik ve Olasılık

Ankara Üniversitesi, SBF İstatistik 2 Ders Notları Prof. Dr. Onur Özsoy 1

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI-II Hafta 14

11.Konu Tam sayılarda bölünebilme, modüler aritmetik, Diofant denklemler

Algoritmalar ve Karmaşıklık

KESİKLİ DÜZGÜN DAĞILIM

2. REGRESYON ANALİZİNİN TEMEL KAVRAMLARI Tanım

Dicle Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi (DÜSBED) ISSN :

VEKTÖR UZAYLARI 1.GİRİŞ

MATEMATiKSEL iktisat

KARAR TEORİSİ. Özlem AYDIN. Trakya Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

İSTATİSTİK MHN3120 Malzeme Mühendisliği

ÜSTEL DÜZLEŞTİRME YÖNTEMİ

Programlama Dilleri. C Dili. Programlama Dilleri-ders02/ 1

ZİRVE ÜNİVERSİTESİ MBA-501 YÖNETİMSEL İKTİSAT YÜKSEK LİSANS DÖNEM PROJESİ

Tablo (2): Atıştırma Sayısı ve Günlük Sınav Sayısı Atıştırma Sınav Sayısı (X)

Program Öğrenme Çıktıları: 1. İstatistiksel uygulama ve araştırmaların temelini oluşturan olasılık ve istatistiğin temel ilkelerini bilebilecek

3 KESİKLİ RASSAL DEĞİŞKENLER VE OLASILIK DAĞILIMLARI

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

İleri Diferansiyel Denklemler

Olasılık Kuramı ve İstatistik. Konular Olasılık teorisi ile ilgili temel kavramlar Küme işlemleri Olasılık Aksiyomları

2016 YILI AKTÜERLİK SINAVLARI: İSTATİSTİK OLASILIK

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

DERS 8 BELİRSİZ TALEP DURUMUNDA STOK KONTROL. Zamanlama Kararları. Bir Seferlik Karar

DERS BİLGİLERİ Ders Kodu Yarıyıl T+U Saat Kredi AKTS Çok Değişkenli İstatistik EKO428 Bahar Ön Koşul Dersin Dili

SİMÜLASYON ÇEŞİTLERİ HAZIRLAYAN: ÖZLEM AYDIN

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Fonksiyon Optimizasyonunda Genetik Algoritmalar

DERS 8 BELIRSIZ TALEP DURUMUNDA STOK KONTROL. Zamanlama Kararları. Bir Seferlik Karar

Kesikli Şans Değişkenleri İçin; Olasılık Dağılımları Beklenen Değer ve Varyans Olasılık Hesaplamaları

Görsel Programlama - I Uygulamalı Ödevi

BİR ASANSÖR KABİNİ SÜSPANSİYONU İÇİN DÜŞME ANALİZİ

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

Son yıllarda bilgisayar teknolojisinin ilerlemesiyle ön plana çıktı.

Yayın Tarihi MAÇKA MYO İK-19 Rev. Tarihi İç Kontrol Risklerin Belirlenmesi ve Değerlendirilmesi Rev. No: 1

İşaret ve Sistemler. Ders 1: Giriş

Notasyonlar ve Genel Kurallar

İÇİNDEKİLER. Ön Söz Saymanın Temel Kuralları Permütasyon (Sıralama) Kombinasyon (Gruplama) Binom Açılımı...

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ OLASILIĞA GİRİŞ

Lineer Cebir. Doç. Dr. Niyazi ŞAHİN TOBB. İçerik: 1.1. Lineer Denklemlerin Tanımı 1.2. Lineer Denklem Sistemleri 1.3. Matrisler

OLASILIĞA GİRİŞ P( )= =

Aynı tipten çok sayıda değişken topluluğudur. X Y Score1 Score2 (0) (1) (2)...

altında ilerde ele alınacaktır.

OLASILIK PROBLEMLERİ I (BAĞIMSIZ OLAYLAR, KOLMOGOROV BELİTLERİ VE KOŞULLU OLASILIK)

Yapılan alan araştırması sonucunda aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. ( ) ( ) ( ) ( )

HSancak Nesne Tabanlı Programlama I Ders Notları

Transkript:

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI-2 -Markov Zincirleri- Hazırlayan Yrd. Doç. Selçuk Üniversitesi Mühendislik Fakültesi - Endüstri Mühendisliği Bölümü Giriş Zaman içerisinde tamamen önceden kestirilemeyecek şekilde gelişen süreçlere stokastik süreçler denir. Bu belirsizliğe olayların tutarsızlığından kaynaklanan ve kontrol edilemeyen değişimler neden olur. Markov analizi Rus matematikçi Andrey Markov tarafından geliştirilmiş olup stokastik süreçlerin değerlendirilmesinde kullanılır. Markov analizi bir optimizasyon tekniği olmayıp, çeşitli karar durumlarında karar vermeye yardımcı olabilecek olasılıklı bilgiler sağlar. Markov analizi, zaman içerisinde bir durumdan diğer bir duruma olasılıklı olarak geçen sistemlere uygulanır. Örneğin bugün çalışan bir makinenin ertesi gün arızalanma olasılığı veya bir müşterinin kullandığı deterjan markasını değiştirme olasılığının hesaplanmasında kullanılabilir. 2/55 1

Stokastik Süreçler Stokastik süreç, rasgele sonuçlar doğuran bir olaylar serisidir. Stokastik süreçler olayların zamana göre değerlendirildiği süreçlerdir. Stokastik süreç, bir rasgele değişkenler kümesi ile tanımlanır. Burada t bilinen bir T kümesine ait zaman indisidir. Rasgele değişkenin aldığı her bir değere durum denir. Bu nedenle için durum değişkeni ifadesi de kullanılır. Rasgele değişkenin alabileceği değerlerin tanımlandığı S uzayı durum uzayı olarak adlandırılır. 3/55 Stokastik Süreçler Örneğin bir mağazada her saatin sonunda (t zamanında) gözlenen müşteri sayısı olmak üzere; = 0,1,2,3, = 1,2,3,, 8,,,, = 2,5,3,, 5 Durum uzayı S, sürekli değerlerden oluşuyorsa sürekli durumlu stokastik süreç, kesikli (tamsayılı) değerlerden oluşuyorsa kesikli durumlu stokastik süreç olarak adlandırılır. Zaman kümesi T, sürekli değerlerden oluşuyorsa sürekli zamanlı stokastik süreç, kesikli (tamsayılı) değerlerden oluşuyorsa kesikli zamanlı stokastik süreç olarak adlandırılır. 4/55 2

Stokastik Süreçler Örnek (İş Makinesi) Bir firmada kullanılan pres makinası her günün sonunda kontrol edilmektedir. Makina çalışır durumda ise her hangi bir işlem yapılmamakta, arızalanmış ise o akşam tamir edilerek ertesi sabah çalışır durumda olması sağlanmaktadır. Bu makinanın durumuyla ilgili son güne ait bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir. (1: Çalışıyor, 0: Arızalı) Gün 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Durum 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 Burada rasgele değişken kesikli olup iki değerden birini alabilmektedir, = 0,1. Zaman kümesi T kesikli değerler almaktadır, = 0,1,2,3,. Öyleyse bu süreç kesikli durumlu ve kesikli zamanlı bir stokastik süreçtir. =,,,, sürecin genel genel gösterimi, 0,0,0,1,0,0,1,1,1,0 ise sürecin aldığı değerlerdir. 5/55 Markov Zincirleri MARKOV ÖZELLİĞİ Sistemin şimdiki durumu ve geçmişte bulunduğu durumlar biliniyor olsun, buna göre sistemin gelecekteki durumunun koşullu olasılığı şimdiki durumuna bağlı olup geçmişteki durumlardan bağımsızdır. MARKOV SÜREÇLERİ Markov özelliğini sağlayan stokastik süreçlere markov süreçleri denir. MARKOV ZİNCİRİ Markov özelliğine sahip stokastik bir süreci, eşit ve kesikli zaman aralıklarıyla ifade ediliyorsa (t=0,1,2,3, ) markov zinciri olarak adlandırılır. t-3 t-2 t-1 t t+1 t+2 t+3? zaman Sistemin t zamanındaki durumu biliniyor. 6/55 3

Markov Zincirleri GEÇİŞ OLASILIKLARI = = = Burada, sistemin herhangi bir dönemde (t döneminde) i durumunda iken bir sonraki dönemde (t+1 döneminde) j durumuna geçme olasılığıdır ve geçiş olasılığı olarak adlandırılır. BAŞLANGIÇ OLASILIĞI VEKTÖRÜ olasılığı, sistemin başlangıçta (t=0 anında) i durumunda bulunma olasılığı olsun, yani = =. Buna göre =,,, Vektörü başlangıç olasılık dağılımını gösteren başlangıç olasılığı vektörü olarak adlandırılır. Markov zincirleri ile ilgili yapılacak incelemede başlangıç olasılıklarının da bilinmesi gerekmektedir. 7/55 Markov Zincirleri GEÇİŞ MATRİSİ s durumlu bir markov zincirinin geçiş olasılıkları sxs boyutlu bir geçiş matrisi şeklinde gösterilir. Durumundan (t dönemi) = Durumuna (t+1 dönemi) 1 2 1 2 Bu matris aşağıdaki koşulları sağlamak zorundadır. 0 1, = 1 = 1 = 1 MARKOV ZİNCİRLERİNİN ÖZELLİKLERİ (ÖZET) Markov özelliği, Kesikli ve sonlu durum uzayı = 0,1,2,, Zamanla değişmeyen geçiş olasılıkları 8/55 4

Markov Zincirleri ÖRNEK (İş Makinesi-devam) Stokastik sürecin son günde aldığı değerler = 0,0,0,1,0,0,1,1,1,0 incelenirse, durumlar arsındaki geçiş miktarları aşağıdaki şekilde saptanabilir. Durumuna (t+1 günü) Durumdan (t günü) Arızalı (0) Çalışıyor (1) Arızalı (0) 3 2 5 Çalışıyor (1) 2 2 4 : Herhangi bir günün sonunda makina arızalı iken bir sonraki günün sonunda da arızalı olma olasılığı ise; = 3/5 = 2/5 = 2/4 = 2/4 = 0 1 0 1 0.6 0.4 0.5 0.5 9/55 = 0 1 Markov Zincirleri ÖRNEK (İş Makinesi-devam) 0 1 0.6 0.4 0.5 0.5 Aşağıdaki şekilde geçiş matrisi geçiş diyagramı şeklinde gösterilmiştir. Düğümler durumları, arklar geçişleri, arklara ait rakamlar ise geçiş olasılıklarını gösterir. /55 5

Markov Zincirleri ÖRNEK (Arazi Hakimiyeti) Mavi kuvvetler ile kırmızı kuvvetler bölgedeki toplam 4 kritik araziyi elde etmek için muharebeye girişeceklerdir. Kritik arazilerden ikisi başlangıçta mavinin elindedir. Mavinin sonraki günlerde (t=1,2, ) yapılacak olan her bir muharebeyi kazanma olasılığı p, kaybetme olasılığı ise 1-p olup, muharebeyi kazanırsa bir kritik araziyi ele geçirecek, kaybederse bir kritik araziyi kaybedecektir. Taraflardan birinin tüm kritik arazileri kazanması ile muharebe son bulacaktır. 11/55 Markov Zincirleri Bu stokastik süreç için rasgele değişken; : t gününde yapılan muharebe sonunda mavinin elindeki kritik arazi sayısı, Olarak tanımlanırsa : = 0,1,2, süreci bir markov zinciri oluşturur. Durum uzayı = 0,1,2,3,4 Bu markov zincirinin geçiş matrisi yan tarafta geçiş diyagramı ise aşağıdaki gibi olacaktır. ÖRNEK (Arazi Hakimiyeti) = 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 12/55 6

N-Adımda Geçiş Olasılıkları Bir markov zinciri m zamanında i durumunda iken, n dönem sonra j durumunda bulunma olasılığı aşağıdaki gibi yazılabilir; = = = = = = Burada, i durumundan j durumuna n-adımda geçiş olasılığı olarak adlandırılır. 13/55 N-Adımda Geçiş Olasılıkları ÖRNEK (İş Makinesi-devam) 0 1 = 0 0.6 0.4 1 0.5 0.5 1-Adımda Geçiş Olasılığı:. günün sonunda makine arızalandığına göre 11. günde de arızalanma olasılığı nedir? Bu olasılık, geçiş matrisindeki 0 satırı ile 0 sütununa karşılık gelen (0,0) elemanıdır; = = 0 = 0 = = 0.6 14/55 7

N-Adımda Geçiş Olasılıkları ÖRNEK (İş Makinesi-devam) 2-Adımda Geçiş Olasılığı:. günün sonunda makine arızalandığına göre 12. günde de arızalanma olasılığı nedir? Önce. günde 0 durumundan 11. günde 0 ve 1 durumlarına, daha sonra 11. günde 0 ve 1 durumlarından 12. günde 0 durumuna geçilmelidir. Bu olasılık yandaki gibi ifade edilebilir, "0" durumundan "k" durumundan "k" durumuna geçiş "0" durumuna geçiş 2 1 00 k p 2 00 12 0 0 P X11 0 X 0 * P X12 0 X11 0 P X11 1 X 0 * P X12 0 X11 1 p P X X p00p00 p01p 0. 60. 6 0. 40. 5 0. 56 = 0 1 0 1 0.6 0.4 0.5 0.5 15/55 N-Adımda Geçiş Olasılıkları ÖRNEK (İş Makinesi-devam) 0 1 0.6 0.4 0.5 0.5 3-Adımda Geçiş Olasılığı:. günün sonunda makine arızalandığına göre 13. günde de arızalanma olasılığı nedir? Önce. günde 0 durumundan 11. günde 0 ve 1 durumlarına, daha sonra 11. günde 0 ve 1 durumlarından 12. günde 0 ve 1 durumuna, son olarak 12. günde 0 ve 1 durumlarından 13. günde 0 geçilmelidir. Bu olasılık yandaki gibi ifade edilebilir, 3 00 13 0 0 P X11 0 X 0 * P X12 0 X 11 0 * P X13 0 X12 0 P X11 0 X 0 * P X12 1 X 11 0 * P X13 0 X12 1 P X11 1 X 0 * P X12 0 X 11 1 * P X13 0 X12 0 P X11 1 X 0 * P X12 1 X 11 1 * P X13 0 X12 1 p P X X p00p00 p00 p00p01 p p01p1 0p00 p01p11 p 0. 60. 60. 6 0. 60. 40. 5 0. 40. 50. 6 0. 40. 50. 5 0. 556 = 0 1 16/55 8