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应用数学 / 英语

熵权法(用于准则/属性的权重确定)

Manoj Mathew · YouTube · 4:36

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本180秒的讲座片段介绍了熵值法,用于多准则决策中确定客观准则权重,将其与层次分析法(AHP)进行对比,并以手机选购为例,逐步演示至归一化及熵值计算。视频展示了原始的5×45\times 4决策矩阵,利用各列之和推导出归一化矩阵,随后计算全部四个准则的熵值 eje_j。本节片段未完成最终权重的确定。 本视频片段演示了熵值法确定评价准则客观权重的最后步骤。首先展示四项准则——价格或成本、存储空间、摄像头、外观——各自计算所得的熵值(eje_j);接着引入“离散度”概念,定义为1−ej1 - e_j,并逐项计算各准则的离散度;最后,应用权重向量公式 wj=(1−ej)/∑(1−ej)w_j = (1 - e_j) / \sum(1 - e_j),对离散度进行归一化处理,从而得出各项准则的最终客观权重。整个过程通过一个逐步演算的数值示例加以说明,并辅以动态更新计算结果的表格。

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章节

0:00基于熵值的客观权重简介1:03手机选购的决策矩阵示例1:17步骤1:归一化决策矩阵1:44步骤2:计算熵值2:36各列之和与最终熵值3:00熵值计算回顾3:13离散度3:44计算最终客观权重4:24结束语

学习解说文稿

依据视频画面与讲解整理,并非逐字语音转写。

该片段开篇即指出,当决策者对各准则的重要性存在分歧时,熵值法可作为一种工具,为多准则决策分配准则权重。主讲人明确将熵值法与层次分析法(AHP)对比,指出AHP依赖主观的两两比较判断,而熵值法则直接从数据本身的分布模式中导出权重。

熵值权重被描述为衡量各备选方案在某一特定准则下彼此接近程度的指标。主讲人补充说明,这一概念源自交通模型——在该模型中,熵值用于度量起讫点之间出行分布的离散程度;由此得出的权重因而被称为客观权重。

一个具体实例随之展开:五款手机在四个准则下进行比较——价格或成本、存储空间、摄像头性能与外观。首先展示原始矩阵,以此确立本方法的输入数据。

步骤1采用按列归一化,依据rij=xij∑i=1mxijr_{ij}=\frac{x_{ij}}{\sum_{i=1}^{m}x_{ij}}进行。视频依次计算各列之和12501250、112112、6060与1818,再将每个元素改写为以其所在列之和为分母的分数形式,最终转化为小数形式。由此得到的归一化矩阵,其各列之和均为1。

步骤2引入熵值公式ej=−h∑i=1mrijln⁡rije_j=-h\sum_{i=1}^{m}r_{ij}\ln r_{ij},其中含j=1,2,…,nj=1,2,\ldots,n,并附带缩放常数h=1ln⁡(m)=1ln⁡(5)=0.621335h=\frac{1}{\ln(m)}=\frac{1}{\ln(5)}=0.621335。主讲人口头讲解计算流程,同时幻灯片逐项显示每个归一化值与其自然对数的乘积。

计算按单元格逐一进行。例如,在“价格或成本”列中,依次计算0.2000ln⁡(0.2000)0.2000\ln(0.2000)、0.1600ln⁡(0.1600)0.1600\ln(0.1600)等各项,所得乘积均为负值,因为0<rij<10<r_{ij}<1。

矩阵rijln⁡rijr_{ij}\ln r_{ij}的各列和依次显示为−1.59938-1.59938、−1.54983-1.54983、−1.56413-1.56413和−1.56706-1.56706。将每个列和乘以−h-h,得到熵值e1=0.99375e_1=0.99375、e2=0.96296e_2=0.96296、e3=0.97185e_3=0.97185和e4=0.97367e_4=0.97367。

该视频片段在熵值行显示完毕后立即结束,未继续展示冗余度数值、最终权重或手机的排序结果。

视频首先回顾熵值计算过程。主讲人指出常数h=−0.621335h = -0.621335,并说明将其乘以各rijln⁡rijr_{ij} \ln r_{ij}之和,即可得到各项准则对应的熵值eje_j,这些值已列于表格中。

接下来引入“离散度”概念。主讲人说明其计算方式为1−ej1 - e_j。表格随之更新,显示各项准则对应的离散度新值:价格或成本(0.00625)、存储空间(0.03704)、摄像头(0.02815)、外观(0.02633)。

为求得最终的客观权重wjw_j,主讲人将所有多样性程度相加,得到总和0.097770.09777;然后,将每个单独的多样性程度除以该总和。屏幕上显示公式wj=1−ej∑j=1n(1−ej)w_j = \frac{1 - e_j}{\sum_{j=1}^n (1 - e_j)}。

计算出的权重显示在表格的最后一行。主讲人将其读作百分比:价格或成本约占6.3%,存储空间占37.88%,摄像头占28.7%,外观占26.9%。这些数值代表各准则基于数据变异性的客观重要性。

视频以标准结束语收尾,邀请观众订阅并开启通知。

知识卡片

01

基于熵值的客观权重确定方法

熵值法被介绍为一种数据驱动的方法,用于多准则决策中确定准则权重。与层次分析法(AHP)不同,它不需要决策者提供两两比较的主观判断。熵值权重衡量的是各备选方案在某一准则下的相似程度,由此得出的权重称为客观权重。

02

步骤1:决策矩阵标准化

在计算熵值之前,需对原始决策矩阵的每一列进行标准化处理,即用该列中每个元素除以该列元素之和。在手机示例中,各列之和分别为1250、112、60和18,标准化后的矩阵各列之和均为1。

rij=xij∑i=1mxijr_{ij}=\frac{x_{ij}}{\sum_{i=1}^{m}x_{ij}}
03

步骤2:熵值公式与缩放常数

对每个准则j,其熵值由标准化后的数值计算得出:对所有备选方案i求和 r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij},再乘以 -h。常数h由备选方案数量m定义;此处m=5m=5,故h=1/ln⁡(5)=0.621335h=1/\ln(5)=0.621335。

ej=−h∑i=1mrijln⁡rij,h=1ln⁡(m)e_j=-h\sum_{i=1}^{m}r_{ij}\ln r_{ij},\quad h=\frac{1}{\ln(m)}
04

示例的熵值计算结果详解

将该公式应用于标准化后的手机决策矩阵,得到各列之和分别为-1.59938、-1.54983、-1.56413和-1.56706。再乘以 -h 后,各准则的熵值分别为:价格或成本对应0.99375,存储空间对应0.96296,摄像头对应0.97185,外观对应0.97367。

(e1,e2,e3,e4)=(0.99375,0.96296,0.97185,0.97367)(e_1,e_2,e_3,e_4)=(0.99375,0.96296,0.97185,0.97367)
05

熵公式

某准则的熵eje_j通过公式ej=−h∑i=1mrijln⁡rije_j = -h \sum_{i=1}^m r_{ij} \ln r_{ij}计算,其中hh为常数(1/ln⁡(m)1/\ln(m)),rijr_{ij}为该准则下各方案的归一化值。此步骤用于量化各准则所关联的信息量或不确定性。

ej=−h∑i=1mrijln⁡rije_j = -h \sum_{i=1}^m r_{ij} \ln r_{ij}
06

多样性程度

多样性程度记为dj=1−ejd_j = 1 - e_j,用于衡量某准则的有用性。熵越小(信息量越大),多样性程度越高,表明该准则在各方案之间具有更强的区分能力。

dj=1−ejd_j = 1 - e_j
07

客观权重计算

各准则的最终客观权重wjw_j通过对其多样性程度进行归一化得到,公式为wj=1−ej∑j=1n(1−ej)w_j = \frac{1 - e_j}{\sum_{j=1}^n (1 - e_j)}。这确保所有权重之和等于1,从而体现各准则在决策过程中的相对重要性。

wj=1−ej∑j=1n(1−ej)w_j = \frac{1 - e_j}{\sum_{j=1}^n (1 - e_j)}

详细学习笔记

按知识点查看条件、步骤和证据。补充解释与视频直接内容分别标明。

符号定义 · 11

x_{ij}

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    归一化公式表示为 r_{ij}=x_{ij}/\sum_{i=1i=1}^{m}x_{ij}。

  2. 声音
    观察依据

    说话人指出,分母是每一列中所有 x_{ij} 的和。

符号

x_{ij}

含义

方案 i 关于准则 j 的原始决策矩阵元素。

适用范围

非负数值型属性值;本例中包括价格、存储容量、摄像头和外观评分。

r_{ij}

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    该公式定义了 r_{ij}。

  2. 图示
    观察依据

    归一化后的表格元素通过除以各列总和得到并显示。

符号

r_{ij}

含义

x_{ij} 在其所在列中的归一化值。

适用范围

取值范围在0与1之间;每个准则列的总和为1。

h

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    熵公式中包含因子 -h。

  2. 公式
    观察依据

    辅助公式为 h=1/ln⁡(m)=1/ln⁡(5)=0.621335h=1/\ln(m)=1/\ln(5)=0.621335。

  3. 声音
    观察依据

    主讲人指出,h 等于一除以 m 的对数,其中 m 表示备选方案的数量。

符号

h

含义

熵计算中使用的缩放常数。

适用范围

正实数常量;此处 h=0.621335h = 0.621335,对应 m=5m = 5。

m

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    h=1/ln⁡(m)h = 1 / \ln (m),其中注释说明 m 是备选方案的数量。

  2. 声音
    观察依据

    讲解者在本例中指出共有五个备选方案,因此 m=5m = 5。

符号

m

含义

决策矩阵中的备选方案数量(行数)。

适用范围

正整数;此处 m=5m = 5。

n

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    熵公式中 j=1j = 1, 2, …, n。

待核验内容
  1. 视频音频未明确定义 n;该符号由屏幕上显示公式的下标范围推断得出。

符号

n

含义

准则或属性的数量(列数)。

适用范围

正整数;此处 n=4n = 4。

eje_j

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    熵公式为 ej=−h∑i=1mre_j = -h \sum _{i=1}^{m} r_{ij} ln r_{ij}。

  2. 图示
    观察依据

    标记为 eje_j 的行显示各准则对应的熵值。

符号

eje_j

含义

第 j 个准则的熵值。

适用范围

在给定归一化与缩放下的区间[0,1]内的实数。

∑i=1mr\sum_{i=1}^{m} r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij}

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    列和行标记为∑i=1mr\sum_{i=1}^{m} r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij}。

  2. 图示
    观察依据

    负的列和在乘以-h之前已标出。

符号

∑i=1mr\sum_{i=1}^{m} r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij}

含义

针对准则j,列方向上各项乘积r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij}的和。

适用范围

本例中为负实数值,因为0<r0<r_{ij}<1。

eje_j

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    符号 eje_j 在表格和熵的公式中均有显示。

  2. 声音
    观察依据

    说话人提到“eje_j 值,即熵值”。

符号

eje_j

含义

第 j 个准则的熵值

适用范围

正实数

h

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    符号 h 出现在熵公式 ej=−h∑re_j = -h \sum r_{ij} ln⁡r\ln r_{ij} 中。

  2. 声音
    观察依据

    说话人说:“即负 h,h 等于负零点六二一三三。”

符号

h

含义

熵公式中的常数乘子

适用范围

正实数

djd_j

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    符号 djd_j 在表格中表示为 dj=1−ejd_j = 1 - e_j。

  2. 声音
    观察依据

    说话人指出:“此处 1 减 eje_j 称为离散度。”

符号

djd_j

含义

第 j 个准则的离散度

适用范围

正实数

wjw_j

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    符号 wjw_j 在表格及权重向量公式中均有显示。

  2. 声音
    观察依据

    讲话者提到:‘计算最终权重,即 wjw_j’。

符号

wjw_j

含义

第 j 个准则的客观权重

适用范围

正实数

知识点 · 6

用于客观确定权重的熵值法

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人介绍了一种计算准则权重的方法,适用于决策者对权重取值存在分歧的情形。

  2. 声音
    观察依据

    主讲人将该方法与层次分析法(AHP)作对比,指出AHP需要两两比较判断,而熵值法不需要。

  3. 声音
    观察依据

    主讲人指出,熵权描述了各备选方案在某一特定准则下彼此接近的程度。

  4. 声音
    观察依据

    主讲人指出,该方法所计算出的权重也称为主观性权重之外的客观权重。

定义
解释

本视频将熵值法呈现为一种无需向决策者征询两两比较判断即可确定准则权重的方法;它将熵权定义为刻画各备选方案在给定准则下彼此接近程度的一个参数,并将由此得出的权重称为客观权重。

公式
适用条件
  1. 应用于多准则决策。

  2. 适用于准则权重需从数据中导出,而非通过主观的两两比较确定的情形。

步骤1:对决策矩阵进行归一化

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    显示公式 r_{ij}=x_{ij}/\sum_{i=1i=1}^{m}x_{ij}。

  2. 声音
    观察依据

    讲解者说明:先计算每列的和值,再将该列每个数值除以这个和值。

  3. 图示
    观察依据

    各列和值1250、112、60、18显示在原始矩阵下方。

公式
解释

每个元素均被其所在列的和值除,得到一个归一化矩阵,其各列之和均为1。此举为后续熵值计算准备原始决策矩阵。

公式
rij=xij∑i=1mxijr_{ij}=\frac{x_{ij}}{\sum_{i=1}^{m}x_{ij}}
适用条件
  1. 按列进行归一化。

  2. 每列的和值必须非零。

  3. 本例中,m=5m=5个备选方案,n=4n=4个准则。

先修条目
  1. 用于客观确定权重的熵值法

步骤2:计算每个准则的熵

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    显示公式 ej=−h∑i=1mre_j=-h\sum_{i=1}^{m}r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij},j=1\quad j=1,2,…\ldots,n。

  2. 公式
    观察依据

    辅助公式 h=1/ln⁡(m)=1/ln⁡(5)=0.621335h=1/\ln(m)=1/\ln(5)=0.621335。

  3. 声音
    观察依据

    讲解者说明:将每个单元格的数值乘以其自身对数值,对每列求和,再乘以负的 h。

公式
解释

对每个准则列,计算所有备选方案对应的 r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij} 之和,再乘以 -h,得到熵 eje_j。常数 h 利用备选方案数量对熵进行归一化。

公式
ej=−h∑i=1mrijln⁡rij,j=1,2,…,ne_j=-h\sum_{i=1}^{m}r_{ij}\ln r_{ij},\quad j=1,2,\ldots,n
适用条件
  1. 使用归一化后的矩阵元素 r_{ij}。

  2. 使用自然对数 ln⁡\ln,如公式中所示。

  3. h=1/ln⁡(m)h=1/\ln(m);此处 m=5m=5,因此 h=0.621335h=0.621335。

先修条目
  1. 步骤1:对决策矩阵进行归一化

熵公式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    公式 ej=−h∑i=1mre_j = -h \sum_{i=1}^m r_{ij} ln⁡r\ln r_{ij}, j=1j = 1, 2, ..., n 显示在屏幕上。

  2. 声音
    观察依据

    讲话者讲解如何利用给定公式及常数 h 计算熵值。

公式
解释

每个准则的熵值通过公式 ej=−h∑i=1mre_j = -h \sum_{i=1}^m r_{ij} ln⁡r\ln r_{ij} 计算。常数 h 给定为 1/ln⁡(m)1 / \ln(m),其中 m 为备选方案的数量。

公式
ej=−h∑i=1mrijln⁡rije_j = -h \sum_{i=1}^m r_{ij} \ln r_{ij}
适用条件
  1. m 是备选方案的数量

  2. n 是准则的数量

  3. r_{ij} 是第 i 个备选方案在第 j 个准则下的归一化值

多样化程度

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    公式 dj=1−ejd_j = 1 - e_j 显示在表格中。

  2. 声音
    观察依据

    主讲人明确定义“1减去eje_j”为“多样化程度”。

定义
解释

某一准则的多样化程度定义为1减去该准则的熵值,它表示该准则所提供的有用信息量。

公式
dj=1−ejd_j = 1 - e_j
适用条件
  1. eje_j是第j个准则的熵值

先修条目
  1. 熵公式

权重向量公式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    屏幕上显示公式:wj=1−ej∑j=1n(1−ej)w_j = \frac{1 - e_j}{\sum_{j=1}^n (1 - e_j)}。

  2. 声音
    观察依据

    主讲人解释道,最终权重是通过将每个准则的多样化程度除以所有准则多样化程度之和而得到的。

公式
解释

各准则的客观权重通过将其多样化程度归一化得到,公式为:wj=1−ej∑j=1n(1−ej)w_j = \frac{1 - e_j}{\sum_{j=1}^n (1 - e_j)}。

公式
wj=1−ej∑j=1n(1−ej)w_j = \frac{1 - e_j}{\sum_{j=1}^n (1 - e_j)}
适用条件
  1. n是准则的总数

  2. eje_j是第j个准则的熵值

先修条目
  1. 多样化程度
定理与条件 · 2

由熵导出的权重称为主观权重。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    讲解者指出:该方法计算出的权重也称为主观权重。

命题
命题

通过熵方法获得的权重被称为主观权重。

前提
  1. 熵方法应用于决策矩阵。

量词

针对视频中所述的方法。

熵方法避免了显式的成对意见征询。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    讲解者表示:在熵方法中,无需此类选项,此处指 AHP 中需对成对比较矩阵给出主观判断。

命题
命题

与AHP不同,熵值法不需要决策者提供成对比较意见。

前提
  1. 此处比较的是熵值法与视频中所述AHP过程。

量词

针对引言部分所讨论的方法。

推导与证明 · 4

由示例数据推导归一化矩阵

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    原始矩阵数值及其各列总和均已标出。

  2. 图示
    观察依据

    出现中间分数,例如250/1250250/1250、16/11216/112、12/6012/60、5/185/18。

  3. 图示
    观察依据

    最终归一化矩阵的数值已显示。

数值验证
步骤
  1. 公式
    ∑i=15xi1=250+200+300+275+225=1250\sum_{i=1}^{5}x_{i1}=250+200+300+275+225=1250
    解释

    对价格或成本列求和。

    步骤依据

    归一化公式所需的列总和。

    视频直接表达
  2. 公式
    ∑i=15xi2=16+16+32+32+16=112\sum_{i=1}^{5}x_{i2}=16+16+32+32+16=112
    解释

    对存储空间列求和。

    步骤依据

    归一化公式所需的列总和。

    视频直接表达
  3. 公式
    ∑i=15xi3=12+8+16+8+16=60\sum_{i=1}^{5}x_{i3}=12+8+16+8+16=60
    解释

    对摄像头列求和。

    步骤依据

    归一化公式所要求的列和。

    视频直接表达
  4. 公式
    ∑i=15xi4=5+3+4+4+2=18\sum_{i=1}^{5}x_{i4}=5+3+4+4+2=18
    解释

    对“外观”列求和。

    步骤依据

    归一化公式所要求的列和。

    视频直接表达
  5. 公式
    r11=2501250=0.2000,  r12=16112=0.1429,  r13=1260=0.2000,  r14=518=0.2778r_{11}=\frac{250}{1250}=0.2000,\; r_{12}=\frac{16}{112}=0.1429,\; r_{13}=\frac{12}{60}=0.2000,\; r_{14}=\frac{5}{18}=0.2778
    解释

    展示归一化值的第一行,作为除法步骤的示例。

    步骤依据

    直接应用公式 r_{ij}=x_{ij}/\sum_i x_{ij}。

    视频直接表达
结论

原始的5×45\times 4决策矩阵被转换为列和等于1的归一化矩阵。

“价格”或“成本”列的熵计算。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    逐单元格显示乘积 r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij}。

  2. 图示
    观察依据

    列和行在“价格”或“成本”列处显示为 -1.59938。

  3. 图示
    观察依据

    熵行显示 e1=0.99375e_1=0.99375。

  4. 公式
    观察依据

    ej=−h∑ire_j=-h\sum_i r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij},其中 h=0.621335h=0.621335。

数值验证
步骤
  1. 公式
    0.2000ln⁡(0.2000)=−0.321890.2000\ln(0.2000)=-0.32189
    解释

    计算“价格”或“成本”列中的第一个乘积。

    步骤依据

    逐项计算 〔r_{ij}〕〔ln r_{ij}〕。

    视频直接表达
  2. 公式
    0.1600ln⁡(0.1600)=−0.293210.1600\ln(0.1600)=-0.29321
    解释

    计算同一列中的第二个乘积。

    步骤依据

    逐项计算 〔r_{ij}〕〔ln r_{ij}〕。

    视频直接表达
  3. 公式
    0.2400ln⁡(0.2400)=−0.342510.2400\ln(0.2400)=-0.34251
    解释

    计算第三个乘积。

    步骤依据

    逐项计算 〔r_{ij}〕〔ln r_{ij}〕。

    视频直接表达
  4. 公式
    0.2200ln⁡(0.2200)=−0.333110.2200\ln(0.2200)=-0.33311
    解释

    计算第四个乘积。

    步骤依据

    逐项计算 〔r_{ij}〕〔ln r_{ij}〕。

    视频直接表达
  5. 公式
    0.1800ln⁡(0.1800)=−0.308660.1800\ln(0.1800)=-0.30866
    解释

    计算第五个乘积。

    步骤依据

    逐项计算 〔r_{ij}〕〔ln r_{ij}〕。

    视频直接表达
  6. 公式
    ∑i=15ri1ln⁡ri1=−1.59938\sum_{i=1}^{5}r_{i1}\ln r_{i1}=-1.59938
    解释

    将这五个乘积相加,得到该列的和。

    步骤依据

    熵公式中求和符号的定义。

    视频直接表达
  7. 公式
    e1=−h(−1.59938)=0.621335×1.59938=0.99375e_1=-h(-1.59938)=0.621335\times1.59938=0.99375
    解释

    将该列和的相反数乘以 h,得到准则 1 对应的熵。

    步骤依据

    应用公式 ej=−h∑ire_j = -h\sum _i r_{ij} ln r_{ij},其中 h=0.621335h = 0.621335。

    视频直接表达
结论

价格或成本准则的熵为 e1=0.99375e_1 = 0.99375。

其余准则的熵计算

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    各列之和分别显示为 -1.54983、-1.56413、-1.56706。

  2. 图示
    观察依据

    熵所在行显示为 0.96296、0.97185、0.97367。

  3. 公式
    观察依据

    同一熵公式适用于每一列 j。

数值验证
步骤
  1. 公式
    ∑i=15ri2ln⁡ri2=−1.54983\sum_{i=1}^{5}r_{i2}\ln r_{i2}=-1.54983
    解释

    存储空间列的列和已显示。

    步骤依据

    对该列中五个乘积求和。

    视频直接表达
  2. 公式
    e2=−h(−1.54983)=0.96296e_2=-h(-1.54983)=0.96296
    解释

    存储空间的熵通过对该列和乘以 -h 得到。

    步骤依据

    应用熵公式,其中 h=0.621335h = 0.621335。

    视频直接表达
  3. 公式
    ∑i=15ri3ln⁡ri3=−1.56413\sum_{i=1}^{5}r_{i3}\ln r_{i3}=-1.56413
    解释

    摄像头列的列和已显示。

    步骤依据

    对该列中五个乘积求和。

    视频直接表达
  4. 公式
    e3=−h(−1.56413)=0.97185e_3=-h(-1.56413)=0.97185
    解释

    相机的熵值通过乘以 -h 得到。

    步骤依据

    将熵公式中的 h 代入为0.621335。

    视频直接表达
  5. 公式
    ∑i=15ri4ln⁡ri4=−1.56706\sum_{i=1}^{5}r_{i4}\ln r_{i4}=-1.56706
    解释

    外观的列和已显示。

    步骤依据

    对该列中五个乘积求和。

    视频直接表达
  6. 公式
    e4=−h(−1.56706)=0.97367e_4=-h(-1.56706)=0.97367
    解释

    外观的熵值通过乘以 -h 得到。

    步骤依据

    将熵公式中的 h 代入为0.621335。

    视频直接表达
结论

其余准则的熵值分别为 e2=0.96296e_2=0.96296、e3=0.97185e_3=0.97185 和 e4=0.97367e_4=0.97367。

客观权重的推导

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    表格展示了分步计算过程:首先对每个准则计算1−ej1 - e_j,然后将这些值求和得到0.09777,最后将每个1−ej1 - e_j除以该总和,得到wjw_j。

  2. 声音
    观察依据

    主讲人叙述该过程:“将所有这些数值相加,你会得到这个值,即零点零九七七七。我将零点零九七七七分别除以所有这些多样化程度值,从而计算出最终权重,即wjw_j。”

数值验证
步骤
  1. 公式
    dj=1−ejd_j = 1 - e_j
    解释

    通过用1减去各准则的熵,计算每个准则的离散程度。

    步骤依据

    离散程度的定义。

    视频直接表达
  2. 公式
    ∑j=1ndj=0.00625+0.03704+0.02815+0.02633=0.09777\sum_{j=1}^n d_j = 0.00625 + 0.03704 + 0.02815 + 0.02633 = 0.09777
    解释

    将所有准则的离散程度相加。

    步骤依据

    该总和用于权重公式分母的计算。

    视频直接表达
  3. 公式
    wj=dj∑j=1ndjw_j = \frac{d_j}{\sum_{j=1}^n d_j}
    解释

    将每个准则的离散程度除以总和,得到其客观权重。

    步骤依据

    权重向量的计算公式。

    视频直接表达
结论

价格或成本、存储空间、相机和外观这四项准则的客观权重分别为0.0639154、0.378831278、0.287921和0.269333。

例题详解 · 2

手机选择示例,截至熵值计算

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    幻灯片标题为“熵值法”,并展示了一个5×45\times 4的决策矩阵,内容涵盖从手机1到手机5在价格或成本、存储空间、相机、外观等方面的比较。

  2. 声音
    观察依据

    主讲人说:我们要从全部五种可选手机中选出最佳的一款。

  3. 图示
    观察依据

    步骤1和步骤2的表格与公式依次呈现。

题目

给定一个包含五款手机、按四项准则进行评估的决策矩阵,运用熵值法,通过归一化和熵值计算完成分析。

已知条件
  1. 备选方案:手机1、手机2、手机3、手机4、手机5。

  2. 评估准则:价格(或成本)、存储空间、摄像头、外观。

  3. 原始矩阵元素为:[[250,16,12,5],[200,16,8,3],[300,32,16,4],[275,32,8,4],[225,16,16,2]],对应单位分别为美元($)、GB、百万像素(MP)和评分。

  4. 备选方案数 m=5m = 5。

  5. 准则数 n=4n = 4。

目标

对决策矩阵进行归一化,并计算各准则 j 对应的熵值 eje_j。

步骤
  1. 公式
    ∑xij=(1250,112,60,18)\sum x_{ij}=(1250,112,60,18)
    解释

    计算原始矩阵各列的列和。

    步骤依据

    归一化所需的分母。

    视频直接表达
  2. 公式
    rij=xij∑i=15xijr_{ij}=\frac{x_{ij}}{\sum_{i=1}^{5}x_{ij}}
    解释

    将每个元素除以其所在列的列和。

    步骤依据

    屏幕上显示归一化公式。

    视频直接表达
  3. 公式
    R=[0.20000.14290.20000.27780.16000.14290.13330.16670.24000.28570.26670.22220.22000.28570.13330.22220.18000.14290.26670.1111]R=\begin{bmatrix}0.2000&0.1429&0.2000&0.2778\\0.1600&0.1429&0.1333&0.1667\\0.2400&0.2857&0.2667&0.2222\\0.2200&0.2857&0.1333&0.2222\\0.1800&0.1429&0.2667&0.1111\end{bmatrix}
    解释

    展示归一化后的矩阵。

    步骤依据

    对所有单元格应用归一化公式所得结果。

    视频直接表达
  4. 公式
    h=1ln⁡(5)=0.621335h=\frac{1}{\ln(5)}=0.621335
    解释

    计算熵缩放常数。

    步骤依据

    屏幕上显示的辅助公式。

    视频直接表达
  5. 公式
    ∑i=15rijln⁡rij=(−1.59938,−1.54983,−1.56413,−1.56706)\sum_{i=1}^{5}r_{ij}\ln r_{ij}=(-1.59938,-1.54983,-1.56413,-1.56706)
    解释

    计算 r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij} 的各列之和。

    步骤依据

    熵公式中的中间步骤。

    视频直接表达
  6. 公式
    ej=(−0.621335)(−1.59938, −1.54983, −1.56413, −1.56706)=(0.99375,0.96296,0.97185,0.97367)e_j=(-0.621335)(-1.59938,\,-1.54983,\,-1.56413,\,-1.56706)=(0.99375,0.96296,0.97185,0.97367)
    解释

    将各列之和乘以 -h,得到各熵值。

    步骤依据

    应用 ej=−h∑ire_j=-h\sum_i r_{ij}ln⁡r\ln r_{ij}。

    视频直接表达
结果

得到归一化矩阵;各熵值为 e1=0.99375e_1=0.99375, e2=0.96296e_2=0.96296, e3=0.97185e_3=0.97185, e4=0.97367e_4=0.97367。

检验

归一化矩阵的各列之和与屏幕上显示的分项一致,且每个熵值均等于 -h 乘以对应显示的列之和。

应用熵值法确定准则权重

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    一张标题为‘熵值法’的表格列出了四项准则:价格或成本、存储空间、相机和外观;表格中展示了中间计算过程,包括∑r\sum r_{ij} ln⁡r\ln r_{ij}、eje_j、dj=1−ejd_j = 1 - e_j,以及最终权重wjw_j。

  2. 声音
    观察依据

    讲解者逐步演示了给定准则的熵值、离散程度及最终权重的计算过程。

题目

使用熵值法确定四项准则(价格或成本、存储空间、相机、外观)的客观权重。

已知条件
  1. 熵值(eje_j):0.99375,0.96296,0.97185,0.97367

  2. 归一化常数 h=0.621335=1/ln⁡(5)h = 0.621335 = 1/\ln (5);熵值公式使用 -h。

目标

计算各准则的最终客观权重(wjw_j)。

步骤
  1. 公式
    dj=1−ejd_j = 1 - e_j
    解释

    计算各准则的离散化程度。

    步骤依据

    离散化程度的定义。

    视频直接表达
  2. 公式
    ∑dj=0.09777\sum d_j = 0.09777
    解释

    对各准则的离散化程度求和。

    步骤依据

    权重计算中的分母。

    视频直接表达
  3. 公式
    wj=dj/∑djw_j = d_j / \sum d_j
    解释

    计算各准则的最终权重。

    步骤依据

    权重向量公式。

    视频直接表达
结果

最终客观权重为:价格或成本 = 0.0639154,存储空间 = 0.378831278,摄像头 = 0.287921,外观 = 0.269333。

检验

所计算权重之和约为1(0.0639154+0.378831278+0.287921+0.269333=1.0000006780.0639154 + 0.378831278 + 0.287921 + 0.269333 = 1.000000678)。

图示与动画 · 5

引入主题的标题页。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    静态标题页,文字为“多准则决策分析”与“熵值法确定权重”,作者姓名为 Manoj Mathew。

图中对象
  1. 标题文字。

  2. 作者姓名

  3. 彩色几何图案背景

变化过程
  1. 在开场叙述期间画面无视觉变化。

不变量
  1. 主题仍为多准则决策与基于熵的权重确定。

数学含义

首张幻灯片在任何数值示例出现之前即明确本讲主题。

原始决策矩阵已显示

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    出现一个5行×4列的表格,表头为“属性或准则”、“价格或成本”、“存储空间”、“摄像头”、“外观”,行标签为“手机1”至“手机5”。

  2. 字幕依据
    观察依据

    底部文字显示:步骤1)对决策矩阵进行归一化。

图中对象
  1. 决策矩阵表格

  2. 准则表头

  3. 备选方案标签

  4. 步骤1标题

变化过程
  1. 幻灯片从标题页切换为一个表格示例。

不变量
  1. 五个备选方案和四个评价准则保持不变。

数学含义

该示例引入了熵值法将要处理的数据结构。

从原始数值到标准化数值的视觉转换

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    矩阵下方出现一行为各列之和。

  2. 图示
    观察依据

    单元格中暂时显示形如250/1250250/1250和16/11216/112的分数。

  3. 图示
    观察依据

    分数被替换为小数形式的标准化数值。

  4. 公式
    观察依据

    公式 r_{ij}=x_{ij}/\sum_{i=1i=1}^{m}x_{ij} 显示在表格下方。

图中对象
  1. 原始矩阵

  2. 各列之和

  3. 分数表达式

  4. 小数形式的标准化矩阵

  5. 归一化公式

变化过程
  1. 首先将第一列的各数值相加。

  2. 然后将每个单元格重写为该单元格值除以其所在列总和的分数形式。

  3. 最后将这些分数替换为小数形式的数值。

不变量
  1. 矩阵维度保持为5×45\times 4。

  2. 全程应用按列归一化。

数学含义

动画明确展示了归一化是在每个准则列中独立进行的。

按列进行熵的可视化计算

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    字幕变为第2步)计算熵。

  2. 公式
    观察依据

    熵公式与 h 公式出现在表格下方。

  3. 图示
    观察依据

    单元格中显示形如0.2000 * Ln(0.2000) 的乘积。

  4. 图示
    观察依据

    这些乘积被替换为负的数值。

  5. 图示
    观察依据

    出现一行列总和,其后紧接一行标注为 eje_j。

图中对象
  1. 归一化矩阵

  2. 熵公式

  3. h 公式

  4. 乘积表达式

  5. 负的乘积值

  6. 列和行

  7. 熵行 eje_j

变化过程
  1. 公式面板出现。

  2. 每个归一化项与其自然对数配对。

  3. 乘积值被数值计算。

  4. 列和被显示。

  5. 最终熵值 eje_j 已显示。

不变量
  1. 全程均采用相同的5×45\times 4结构。

  2. 每个准则均按列独立处理。

数学含义

该序列展示了熵公式在标准化矩阵上的机械计算步骤。

使用计算值更新表格

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    屏幕上的表格随之更新,新增两行分别显示 dj=1−ejd_j = 1 - e_j 和 wjw_j,并逐步填入计算所得的数值。

图中对象
  1. 包含评价准则与计算值的表格

变化过程
  1. 新增了“多样化程度”与“权重”两行

  2. 数值按顺序填充各单元格

不变量
  1. 评价准则名称保持不变

数学含义

视觉演进过程展示了熵值法公式逐步应用于给定数据的过程。

易错点 · 2

混淆了熵权法与主观成对比较。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人将AHP成对比较意见与熵值法进行对比,指出熵值法无需此类选项。

误区

人们可能误以为准则权重始终需要决策者进行如AHP中的成对判断。

说明

视频指出,熵值法直接从数据本身推导权重,无需成对比较意见。

对数底数存在歧义。

时间近似
依据视频推导
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    所展示的公式使用 ln⁡\ln 和 h=1/ln⁡(m)h=1/\ln(m)。

  2. 声音
    观察依据

    主讲人口头说“log”,而屏幕上显示的是自然对数符号。

待核验内容
  1. 口头所说的‘log’可能被宽泛理解,但屏幕上呈现的数学表达式使用的是 ln。

误区

观众可能认为此处“log”指任意对数底数,因为说话者仅说“log”。

说明

屏幕上的公式明确使用自然对数〔ln〕,因此所展示的计算均基于〔ln〕。

概念关系 · 5

步骤1:对决策矩阵进行归一化 → 步骤2:计算每个准则的熵

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者称,我们须先计算标准化决策矩阵,再计算熵值。

  2. 图示
    观察依据

    幻灯片顺序中,步骤1先于步骤2。

先修
解释

熵值计算使用标准化后的元素〔r_{ij}〕,因此标准化必须首先完成。

用于客观确定权重的熵值法 → 熵方法避免了显式的成对意见征询。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者将熵值法与层次分析法(AHP)及成对比较矩阵进行对比。

对比
解释

熵值法被呈现为与AHP形成对比,因其无需主观的成对比较输入。

用于客观确定权重的熵值法 → 由熵导出的权重称为主观权重。

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    说话者定义了熵权,随后指出所得权重即为客观权重。

包含
解释

熵值法导出的权重是客观权重这一说法,属于该方法的入门定义部分。

熵公式 → 多样化程度

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人说明,多样化程度由熵值(1−ej1 - e_j)导出。

先修
解释

必须先计算熵值,才能确定多样化程度。

多样化程度 → 权重向量公式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    权重公式中使用(1−ej1 - e_j),即多样化程度。

先修
解释

多样化程度是计算最终客观权重所必需的组成部分。

问题定位 · 7

熵权在多准则决策中意味着什么?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    熵权与客观权重的入门解释。

涉及知识点
  1. 用于客观确定权重的熵值法
  2. 由熵导出的权重称为主观权重。

在应用熵值法之前,如何对决策矩阵进行标准化处理?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    标准化公式及演算表格。

涉及知识点
  1. 步骤1:对决策矩阵进行归一化
  2. 由示例数据推导归一化矩阵
  3. 手机选择示例,截至熵值计算

标准化后所用的熵值公式是什么?h 代表什么含义?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    显示熵值公式与 h 公式。

涉及知识点
  1. 步骤2:计算每个准则的熵
  2. “价格”或“成本”列的熵计算。
  3. 其余准则的熵计算

手机案例中得到的熵值分别是多少?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    展示最终的熵值行向量。

涉及知识点
  1. 手机选择示例,截至熵值计算
  2. “价格”或“成本”列的熵计算。
  3. 其余准则的熵计算

视频为何指出熵值法不像层次分析法(AHP)那样需要依赖成对比较的主观判断?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    与层次分析法(AHP)的成对比较矩阵进行对比。

涉及知识点
  1. 用于客观确定权重的熵值法
  2. 熵方法避免了显式的成对意见征询。

如何运用熵值法计算最终客观权重?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人详细讲解了利用多样化程度计算最终权重的过程。

涉及知识点
  1. 权重向量公式
  2. 客观权重的推导

在熵值法背景下,“离散度”指的是什么?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    主讲人明确界定了术语“离散度”。

涉及知识点
  1. 多样化程度
覆盖情况与待核验内容

已覆盖 · 介绍基于熵值的客观赋权方法,并与层次分析法(AHP)进行对比。

已覆盖 · 引入原始的5×45\times 4手机决策矩阵。

已覆盖 · 第1步标准化公式及按列进行的具体变换过程。

已覆盖 · 第2步熵值计算:含 h、乘积项、各列求和,以及最终的 eje_j 值。

已覆盖 · 除已展示的熵值结果外,不涉及其他数学内容。

已覆盖 · 熵值的解释与计算。

已覆盖 · 离散度的计算及最终客观权重的确定。

已覆盖 · 结束语与订阅呼吁。

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  • 熵权定权 讲解定位 0:15
    查看关联依据

    已审核中文素材 v3:script「基于熵值的客观权重简介」出现在 0:00 至 0:35——该片段开篇即指出,当决策者对各准则的重要性存在分歧时,熵值法可作为为多准则决策分配准则权重的工具。主讲人明确将熵值法与层次分析法(AHP)对比,指出 AHP 依赖主观的两两比较判断,而熵值法则直接从数据本身的分布模式中导出权重。

    Reviewed English material v3: script "Introduction to entropy-based objective weights" at 0:00 至 0:35 — The segment opens by framing the entropy method as a tool for assigning criterion weights in multi-criteria decision making when decision makers disagree about importance. The speaker explicitly contrasts this with AHP, noting that AHP requires subjective pairwise comparison judgments, whereas the entropy method derives weights from the data pattern itself.

这个视频解答的问题

掌握方法

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