二 马尔可夫决策型简介
马尔可夫决策过程简介(五)
马尔可夫决策过程简介马尔可夫决策过程（Markov Decision Process，MDP）是用来描述随机决策问题的数学模型。
它由俄罗斯数学家安德烈·马尔可夫在20世纪初提出，并在决策理论、控制论、人工智能等领域得到了广泛的应用。
MDP可以用于建模具有随机性和不确定性的环境，并且提供了一种优化决策的方法。
本文将简要介绍马尔可夫决策过程的基本概念、特性和应用。
1. 马尔可夫决策过程的基本概念马尔可夫决策过程是一个五元组（S, A, P, R, γ）：- S 表示状态空间，即系统可能处于的所有状态的集合；- A 表示动作空间，即系统可以进行的所有动作的集合；- P 表示状态转移概率，即在某个状态下执行某个动作后转移到下一个状态的概率分布；- R 表示奖励函数，即在某个状态下执行某个动作所获得的即时奖励；- γ 表示折扣因子，用来平衡当前奖励和未来奖励的重要性。
在马尔可夫决策过程中，决策者需要根据当前的状态和可选的动作来选择一个最优的策略，使得长期累积的奖励最大化。
这种决策问题属于强化学习的范畴，即在与环境的交互中学习最优的决策策略。
2. 马尔可夫决策过程的特性马尔可夫决策过程具有以下重要特性：- 马尔可夫性质：即未来的状态只取决于当前状态和当前所执行的动作，与过去的状态和动作无关。
这一特性使得马尔可夫决策过程能够简洁地描述随机决策问题，并且具有较好的可解性。
- 最优性质：即存在一个最优的策略，使得长期累积的奖励最大化。
这一特性使得马尔可夫决策过程能够提供一种优化决策的方法，对于许多实际问题具有重要的应用价值。
除此之外，马尔可夫决策过程还具有一些其他重要的性质，如可达性、有限性等，这些性质为MDP的建模和求解提供了基础。
3. 马尔可夫决策过程的应用马尔可夫决策过程在很多领域都得到了广泛的应用，如人工智能、运筹学、经济学等。
其中，最为著名的应用之一就是强化学习，通过马尔可夫决策过程的建模和求解，可以学习到最优的决策策略，从而应用于机器人控制、智能游戏等领域。
马尔可夫决策方法
马尔可夫决策方法马尔可夫决策方法是一种基于概率的决策方法，它可以用来解决许多实际问题，如机器人路径规划、股票投资、自然语言处理等。
本文将介绍马尔可夫决策方法的基本概念、应用场景以及解决问题的步骤。
马尔可夫决策方法是基于马尔可夫过程的决策方法。
马尔可夫过程是一种随机过程，它具有马尔可夫性质，即当前状态只与前一状态有关，与之前的状态无关。
在马尔可夫决策方法中，我们将问题抽象成一个马尔可夫决策过程（MDP），它由状态集合、动作集合、状态转移概率、奖励函数等组成。
在MDP中，我们需要根据当前状态和可选的动作，选择一个最优的动作，使得总体奖励最大。
马尔可夫决策方法的应用场景非常广泛。
例如，在机器人路径规划中，我们可以将机器人的位置和可选的动作抽象成一个MDP，然后使用马尔可夫决策方法来选择最优的动作，使得机器人能够快速到达目标位置。
在股票投资中，我们可以将股票价格和可选的交易动作抽象成一个MDP，然后使用马尔可夫决策方法来选择最优的交易策略，使得总体收益最大。
马尔可夫决策方法的解决问题步骤如下：1. 定义状态集合和动作集合。
根据具体问题，我们需要定义状态集合和动作集合，例如在机器人路径规划中，状态集合可以是机器人的位置，动作集合可以是机器人的移动方向。
2. 定义状态转移概率。
根据具体问题，我们需要定义状态转移概率，即在当前状态下，选择某个动作后，转移到下一个状态的概率。
例如在机器人路径规划中，如果机器人选择向上移动，那么它有一定的概率到达上方的位置，有一定的概率到达左边的位置，有一定的概率到达右边的位置。
3. 定义奖励函数。
根据具体问题，我们需要定义奖励函数，即在每个状态下，选择某个动作后，获得的奖励。
例如在机器人路径规划中，如果机器人到达目标位置，那么它会获得一定的奖励，如果机器人碰到障碍物，那么它会获得一个负的奖励。
4. 计算最优策略。
根据定义的MDP，我们可以使用马尔可夫决策方法来计算最优策略，即在每个状态下，选择最优的动作，使得总体奖励最大。
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人教A版高中数学教材目录(必修+选修)必修1第一章集合与函数概念1.1 集合1.2 函数及其表示1.3 函数的基本性质实习作业小结复习参考题第二章基本初等函数（Ⅰ）2.1 指数函数2.2 对数函数2.3 幂函数小结复习参考题第三章函数的应用3.1 函数与方程3.2 函数模型及其应用实习作业小结复习参考题必修2第一章空间几何体1.1 空间几何体的结构1.2 空间几何体的三视图和直观图1.3 空间几何体的表面积与体积实习作业小结复习参考题第二章点、直线、平面之间的位置关系2.1 空间点、直线、平面之间的位置关系2.2 直线、平面平行的判定及其性质2.3 直线、平面垂直的判定及其性质小结复习参考题第三章直线与方程3.1 直线的倾斜角与斜率3.2 直线的方程3.3 直线的交点坐标与距离公式小结复习参考题第四章圆与方程4.1 圆的方程4.2 直线、圆的位置关系4.3 空间直角坐标系小结复习参考题必修3第一章算法初步1.1 算法与程序框图1.2 基本算法语句1.3 算法案例阅读与思考割圆术小结复习参考题第二章统计2.1 随机抽样阅读与思考一个著名的案例阅读与思考广告中数据的可靠性阅读与思考如何得到敏感性问题的诚实反应2.2 用样本估计总体阅读与思考生产过程中的质量控制图2.3 变量间的相关关系阅读与思考相关关系的强与弱实习作业小结复习参考题第三章概率3.1 随机事件的概率阅读与思考天气变化的认识过程3.2 古典概型3.3 几何概型阅读与思考概率与密码小结复习参考题必修4第一章三角函数1.1 任意角和弧度制1.2 任意角的三角函数1.3 三角函数的诱导公式1.4 三角函数的图象与性质1.5 函数y=Asin(ωx+ψ) 的图象1.6 三角函数模型的简单应用小结复习参考题第二章平面向量2.1 平面向量的实际背景及基本概念2.2 平面向量的线性运算2.3 平面向量的基本定理及坐标表示2.4 平面向量的数量积2.5 平面向量应用举例小结复习参考题第三章三角恒等变换3.1两角和与差的正弦、余弦和正切公式3.2 简单的三角恒等变换小结复习参考题必修5第一章解三角形1.1 正弦定理和余弦定理探究与发现解三角形的进一步讨论1.2 应用举例阅读与思考海伦和秦九韶1.3 实习作业小结复习参考题第二章数列2.1 数列的概念与简单表示法阅读与思考斐波那契数列阅读与思考估计根号下2的值2.2 等差数列2.3 等差数列的前n项和2.4 等比数列2.5 等比数列前n项和阅读与思考九连环探究与发现购房中的数学小结复习参考题第三章不等式3.1 不等关系与不等式3.2 一元二次不等式及其解法3.3 二元一次不等式（组）与简单的线性规划问题阅读与思考错在哪儿信息技术应用用Excel解线性规划问题举例3.4 基本不等式2abba+≤小结复习参考题选修1－1第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系1.2 充分条件与必要条件1.3 简单的逻辑联结词1.4 全称量词与存在量词小结复习参考题第二章圆锥曲线与方程2.1 椭圆探究与发现为什么截口曲线是椭圆信息技术应用用《几何画板》探究点的轨迹：椭圆2.2 双曲线2.3 抛物线阅读与思考圆锥曲线的光学性质及其应用小结复习参考题第三章导数及其应用3.1 变化率与导数3.2 导数的计算探究与发现牛顿法──用导数方法求方程的近似解3.3 导数在研究函数中的应用信息技术应用图形技术与函数性质3.4 生活中的优化问题举例实习作业走进微积分小结复习参考题选修1－2第一章统计案例1.1 回归分析的基本思想及其初步应用1.2 独立性检验的基本思想及其初步应用实习作业小结复习参考题第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎推理阅读与思考科学发现中的推理2.2 直接证明与间接证明小结复习参考题第三章数系的扩充与复数的引入3.1 数系的扩充和复数的概念3.2 复数代数形式的四则运算小结复习参考题第四章框图4.1 流程图4.2 结构图信息技术应用用Word2002绘制流程图小结复习参考题选修2-1第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系1.2 充分条件与必要条件1.3 简单的逻辑联结词1.4 全称量词与存在量词小结复习参考题第二章圆锥曲线与方程2.1 曲线与方程2.2 椭圆探究与发现为什么截口曲线是椭圆信息技术应用用《几何画板》探究点的轨迹：椭圆2.3 双曲线探究与发现2.4 抛物线探究与发现阅读与思考小结复习参考题第三章空间向量与立体几何3.1 空间向量及其运算阅读与思考向量概念的推广与应用3.2 立体几何中的向量方法小结复习参考题选修 2-2第一章导数及其应用1.1 变化率与导数1.2 导数的计算1.3 导数在研究函数中的应用1.4 生活中的优化问题举例1.5 定积分的概念1.6 微积分基本定理1.7 定积分的简单应用小结复习参考题第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎推理2.2 直接证明与间接证明2.3 数学归纳法小结复习参考题第三章数系的扩充与复数的引入3.1 数系的扩充和复数的概念3.2 复数代数形式的四则运算小结复习参考题选修2-3第一章计数原理1.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理探究与发现子集的个数有多少1.2 排列与组合探究与发现组合数的两个性质1.3 二项式定理探究与发现“杨辉三角”中的一些秘密小结复习参考题第二章随机变量及其分布2.1 离散型随机变量及其分布列2.2 二项分布及其应用探究与发现服从二项分布的随机变量取何值时概率最大2.3 离散型随机变量的均值与方差2.4 正态分布信息技术应用μ，σ对正态分布的影响小结复习参考题第三章统计案例3.1 回归分析的基本思想及其初步应用3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用实习作业小结复习参考题选修3-1数学史选讲第一讲早期的算术与几何一古埃及的数学二两河流域的数学三丰富多彩的记数制度第二讲古希腊数学一希腊数学的先行者二毕达哥拉斯学派三欧几里得与《原本》四数学之神──阿基米德第三讲中国古代数学瑰宝一《周髀算经》与赵爽弦图二《九章算术》三大衍求一术四中国古代数学家第四讲平面解析几何的产生一坐标思想的早期萌芽二笛卡儿坐标系三费马的解析几何思想四解析几何的进一步发展第五讲微积分的诞生一微积分产生的历史背景二科学巨人牛顿的工作三莱布尼茨的“微积分”第六讲近代数学两巨星一分析的化身──欧拉二数学王子──高斯第七讲千古谜题一三次、四次方程求根公式的发现二高次方程可解性问题的解决三伽罗瓦与群论四古希腊三大几何问题的解决第八讲对无穷的深入思考一古代的无穷观念二无穷集合论的创立三集合论的进一步发展与完善第九讲中国现代数学的开拓与发展一中国现代数学发展概观二人民的数学家──华罗庚三当代几何大师──陈省身学习总结报告选修3-3球面上的几何第一讲从欧氏几何看球面一平面与球面的位置关系二直线与球面的位置关系和球幂定理三球面的对称性思考题第二讲球面上的距离和角一球面上的距离二球面上的角思考题第三讲球面上的基本图形一极与赤道二球面二角形三球面三角形1.球面三角形2.三面角3.对顶三角形4.球极三角形思考题第四讲球面三角形一球面三角形三边之间的关系二、球面“等腰”三角形三球面三角形的周长四球面三角形的内角和思考题第五讲球面三角形的全等1.“边边边”(s.s.s)判定定理2.“边角边”(s.a.s.)判定定理3.“角边角”(a.s.a.)判定定理4.“角角角”(a.a.a.)判定定理思考题第六讲球面多边形与欧拉公式一球面多边形及其内角和公式二简单多面体的欧拉公式三用球面多边形的内角和公式证明欧拉公式思考题第七讲球面三角形的边角关系一球面上的正弦定理和余弦定理二用向量方法证明球面上的余弦定理1.向量的向量积2.球面上余弦定理的向量证法三从球面上的正弦定理看球面与平面四球面上余弦定理的应用──求地球上两城市间的距离思考题第八讲欧氏几何与非欧几何一平面几何与球面几何的比较二欧氏平行公理与非欧几何模型──庞加莱模型三欧氏几何与非欧几何的意义阅读与思考非欧几何简史学习总结报告选修3-4对称与群第一讲平面图形的对称群一平面刚体运动1.平面刚体运动的定义2.平面刚体运动的性质思考题二对称变换1.对称变换的定义2.正多边形的对称变换3.对称变换的合成4.对称变换的性质5.对称变换的逆变换思考题三平面图形的对称群思考题第二讲代数学中的对称与抽象群的概念一n元对称群Sn思考题二多项式的对称变换思考题三抽象群的概念1.群的一般概念2.直积思考题第三讲对称与群的故事一带饰和面饰二化学分子的对称群三晶体的分类四伽罗瓦理论学习总结报告附录一附录二选修4-1 几何证明选讲第一讲相似三角形的判定及有关性质一平行线等分线段定理二平行线分线段成比例定理三相似三角形的判定及性质1.相似三角形的判定2.相似三角形的性质四直角三角形的射影定理第二讲直线与圆的位置关系一圆周角定理二圆内接四边形的性质与判定定理三圆的切线的性质及判定定理四弦切角的性质五与圆有关的比例线段第三讲圆锥曲线性质的探讨一平行射影二平面与圆柱面的截线三平面与圆锥面的截线学习总结报告选修 4-2矩阵与变换第一讲线性变换与二阶矩阵一线性变换与二阶矩阵（一）几类特殊线性变换及其二阶矩阵1.旋转变换2.反射变换3.伸缩变换4.投影变换5.切变变换（二）变换、矩阵的相等二二阶矩阵与平面向量的乘法三线性变换的基本性质（一）线性变换的基本性质（二）一些重要线性变换对单位正方形区域的作用第二讲变换的复合与二阶矩阵的乘法一复合变换与二阶矩阵的乘法二矩阵乘法的性质第三讲逆变换与逆矩阵一逆变换与逆矩阵1.逆变换与逆矩阵2.逆矩阵的性质二二阶行列式与逆矩阵三逆矩阵与二元一次方程组1.二元一次方程组的矩阵形式2.逆矩阵与二元一次方程组探究与发现三阶矩阵与三阶行列式第四讲变换的不变量与矩阵的特征向量一变换的不变量——矩阵的特征向量1.特征值与特征向量2.特征值与特征向量的计算二特征向量的应用1.Ａnα的简单表示2.特征向量在实际问题中的应用学习总结报告选修4-4 坐标系与参数方程引言第一讲坐标系一平面直角坐标系二极坐标系三简单曲线的极坐标方程四柱坐标系与球坐标系简介第二讲参数方程一曲线的参数方程二圆锥曲线的参数方程三直线的参数方程四渐开线与摆线学习总结报告选修4-5 不等式选讲引言第一讲不等式和绝对值不等式一不等式1.不等式的基本性质2.基本不等式3.三个正数的算术-几何平均不等式二绝对值不等式1.绝对值三角不等式2.绝对值不等式的解法第二讲证明不等式的基本方法一比较法二综合法与分析法三反证法与放缩法第三讲柯西不等式与排序不等式一二维形式柯西不等式阅读与思考法国科学家柯西二一般形式的柯西不等式三排序不等式第四讲数学归纳法证明不等式一数学归纳法二用数学归纳法证明不等式学习总结报告选修4-6 初等数论初步引言第一讲整数的整除一整除1.整除的概念和性质2.带余除法3.素数及其判别法二最大公因数与最小公倍数1.最大公因数2.最小公倍数三算术基本定理第二讲同余与同余方程一同余1.同余的概念2.同余的性质二剩余类及其运算三费马小定理和欧拉定理四一次同余方程1.一次同余方程2.大衍求一术五拉格朗日插值法和孙子定理六弃九验算法第三讲一次不定方程一二元一次不定方程二二元一次不定方程的特解三多元一次不定方程第四讲数论在密码中的应用一信息的加密与去密二大数分解和公开密钥学习总结报告附录一剩余系和欧拉函数附录二多项式的整除性选修4-7 优选法与试验设计初步引言第一讲优选法一什么叫优选法二单峰函数三黄金分割法——0.618法1.黄金分割常数2.黄金分割法——0.618法阅读与思考黄金分割研究简史四分数法1.分数法阅读与思考斐波那契数列和黄金分割2.分数法的最优性五其他几种常用的优越法1.对分法2.盲人爬山法3.分批试验法4.多峰的情形六多因素方法1.纵横对折法和从好点出发法2.平行线法3.双因素盲人爬山法第二讲试验设计初步一正交试验设计法1.正交表2.正交试验设计3.试验结果的分析4.正交表的特性二正交试验的应用学习总结报告附录一、附录二、附录三选修4-9 风险与决策引言第一讲风险与决策的基本概念一风险与决策的关系二风险与决策的基本概念1.风险（平均损失）2.平均收益3.损益矩阵4.风险型决策探究与发现风险相差不大时该如何决策第二讲决策树方法第三讲风险型决策的敏感性分析第四讲马尔可夫型决策简介一马尔可夫链简介1.马尔可夫性与马尔可夫链2.转移概率与转移概率矩阵二马尔可夫型决策简介三长期准则下的马尔可夫型决策理论1.马尔可夫链的平稳分布2.平稳分布与马尔可夫型决策的长期准则3.平稳准则的应用案例学习总结报告附录。
马尔可夫决策过程简介(Ⅰ)
马尔可夫决策过程简介马尔可夫决策过程（Markov Decision Process, MDP）是一种用于描述随机决策问题的数学框架。
它是由苏联数学家安德雷·马尔可夫在20世纪初提出的，被广泛应用于控制理论、人工智能、经济学等领域。
马尔可夫决策过程的核心思想是通过数学模型描述决策者在具有随机性的环境中做出决策的过程，以及这些决策对环境的影响。
本文将介绍马尔可夫决策过程的基本概念和应用。
1. 随机过程马尔可夫决策过程是建立在随机过程的基础上的。
随机过程是指随机变量随时间变化的过程，它可以用来描述许多自然现象和工程问题。
在马尔可夫决策过程中，状态和行动都是随机变量，它们的变化是随机的。
这种随机性使得马尔可夫决策过程具有很强的适用性，可以用来描述各种真实世界中的决策问题。
2. 状态空间和转移概率在马尔可夫决策过程中，环境的状态被建模为一个有限的状态空间。
状态空间中的每个状态都代表了环境可能处于的一种情况。
例如，在一个机器人导航的问题中，状态空间可以表示为机器人可能所处的每个位置。
转移概率则描述了从一个状态转移到另一个状态的概率。
这个概率可以用一个转移矩阵来表示，矩阵的每个元素代表了从一个状态到另一个状态的转移概率。
3. 奖励函数在马尔可夫决策过程中，决策者的目标通常是最大化长期的累积奖励。
奖励函数用来描述在不同状态下采取不同行动所获得的奖励。
这个奖励可以是实数，也可以是离散的，它可以是正也可以是负。
决策者的目标就是通过选择合适的行动，使得累积奖励达到最大。
4. 策略在马尔可夫决策过程中，策略是决策者的行动规则。
它描述了在每个状态下选择行动的概率分布。
一个好的策略可以使得决策者在长期累积奖励最大化的同时，也可以使得系统的性能达到最优。
通常情况下，我们希望找到一个最优策略，使得系统在给定的状态空间和转移概率下能够最大化累积奖励。
5. 值函数值函数是描述在给定策略下，系统在每个状态下的长期累积奖励的期望值。
马尔可夫决策过程 马尔可夫决策过程(Markov Decision Processes
马尔可夫决策过程马尔可夫决策过程(Markov Decision Processes，MDP)马尔可夫决策过程概述马尔可夫决策过程是基于马尔可夫过程理论的随机动态系统的最优决策过程。
马尔可夫决策过程是序贯决策的主要研究领域。
它是马尔可夫过程与确定性的动态规划相结合的产物，故又称马尔可夫型随机动态规划，属于运筹学中数学规划的一个分支。
马尔可夫决策过程是指决策者周期地或连续地观察具有马尔可夫性的随机动态系统，序贯地作出决策。
即根据每个时刻观察到的状态，从可用的行动集合中选用一个行动作出决策，系统下一步（未来）的状态是随机的，并且其状态转移概率具有马尔可夫性。
决策者根据新观察到的状态，再作新的决策，依此反复地进行。
马尔可夫性是指一个随机过程未来发展的概率规律与观察之前的历史无关的性质。
马尔可夫性又可简单叙述为状态转移概率的无后效性。
状态转移概率具有马尔可夫性的随机过程即为马尔可夫过程。
马尔可夫决策过程又可看作随机对策的特殊情形，在这种随机对策中对策的一方是无意志的。
马尔可夫决策过程还可作为马尔可夫型随机最优控制，其决策变量就是控制变量。
马尔可夫决策过程的发展概况50年代R.贝尔曼研究动态规划时和L.S.沙普利研究随机对策时已出现马尔可夫决策过程的基本思想。
R.A.霍华德(1960)和D.布莱克韦尔(1962)等人的研究工作奠定了马尔可夫决策过程的理论基础。
1965年，布莱克韦尔关于一般状态空间的研究和E.B.丁金关于非时齐（非时间平稳性）的研究，推动了这一理论的发展。
1960年以来，马尔可夫决策过程理论得到迅速发展，应用领域不断扩大。
凡是以马尔可夫过程作为数学模型的问题，只要能引入决策和效用结构，均可应用这种理论。
马尔可夫决策过程的数学描述周期地进行观察的马尔可夫决策过程可用如下五元组来描述：{S，(A(i)，i∈S，q，γ，V},其中S 为系统的状态空间（见状态空间法）；A(i)为状态i(i∈S)的可用行动（措施，控制）集；q为时齐的马尔可夫转移律族，族的参数是可用的行动；γ是定义在Γ(Г呏{(i，ɑ):a∈A(i)，i∈S}上的单值实函数；若观察到的状态为i，选用行动a，则下一步转移到状态j的概率为q(j│i，ɑ)，而且获得报酬γ(j，ɑ),它们均与系统的历史无关；V是衡量策略优劣的指标（准则）。
第六讲 马尔科夫决策
定状态。
4、应用转移概率矩阵进行决策。
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主要参考文献
• 1. Lawrence R. Rabiner, A Tutorial on Hidden Markov Models and Selected Applications in Speech Recognition. Proceedings 1989.
管理模型
董纪昌
中科院研究生院管理学院 2010.10
y
马尔科夫过程及决策
目 录
• • • • • MM的由来 马尔可夫性和马尔可夫链 HMM实例 HMM的三个基本算法 马尔科夫决策
MM的由来
1870年，俄国有机化学家Vladimir V. Markovnikov第一次提出马尔科夫模型
估算隐藏于表面事件背后的事件的概率：观察到一个人每 天带雨伞的情况，反过来推测天气情况
解决问题1 基础方法
解决问题1 前向法
解决问题1 后向法
Baum-Welch算法(模型训练算法)
• 目的：给定观察值序列O，通过计算确定一个模型 ， 使得P(O| )最大。
HMM的应用领域
• • • • • • • • 金融领域 运营管理 质量管理 市场营销 语音识别 机器视觉 图像处理 生物医学分析
• 不能直接观察缸间的转移 • 从缸中所选取的球的颜色和缸并不是 一一对应的 • 每次选取哪个缸由一组转移概率决定
HMM概念
• HMM的状态是不确定或不可见的，只有通过 观测序列的随机过程才能表现出来 • 观察到的事件与状态并不是一一对应，而是通 过一组概率分布相联系 • HMM是一个双重随机过程，两个组成部分： – 马尔可夫链：描述状态的转移，用转移概 率描述。 – 一般随机过程：描述状态与观察序列间的 关系， 用观察值概率描述。
马尔可夫决策过程算法详解
马尔可夫决策过程算法详解马尔可夫决策过程（Markov Decision Process，简称MDP）指的是一类基于马尔可夫链的决策问题，它是强化学习的核心概念之一。
在强化学习中，MDP通常用于描述智能体和环境之间的交互。
本文将详细介绍马尔可夫决策过程算法的基本原理以及应用场景。
1. 马尔可夫链在介绍MDP之前，我们需要先了解马尔可夫链。
马尔可夫链是一种随机过程，它的状态只依赖于前一个状态。
换句话说，如果我们知道当前的状态，那么我们就能够预测下一个状态的概率分布。
这种特性被称为“马尔可夫性质”。
举个例子，假设我们有一个双面硬币，正面和反面的概率分别为p和1-p。
我们抛硬币n次，每次记录正反面的结果。
这个随机过程就是一个马尔可夫链，因为每次抛硬币的结果只受上一次的结果影响。
2. 马尔可夫决策过程马尔可夫决策过程是基于马尔可夫链的扩展，它加入了决策的成分。
在MDP中，除了状态和状态转移的概率分布，还有决策和奖励。
智能体会根据当前状态和奖励来做出决策，然后转移到下一个状态，依此类推。
MDP的五元组表示为（S,A,P,R,γ），其中：- S表示状态集合；- A表示动作集合；- P表示状态转移概率分布；- R表示奖励函数；- γ表示折扣因子。
状态转移概率分布指的是，在当前状态和进行的动作条件下，转移到下一个状态的概率。
奖励函数指的是，在当前状态和进行的动作条件下，智能体可以获得的奖励。
折扣因子用于平衡即时奖励和未来奖励的重要性。
3. 基于价值的策略如何选择最优决策规则是MDP算法的核心问题。
一种常见的方法是基于价值的策略。
价值函数指的是某个状态或状态-动作对的长期回报期望值。
我们可以通过价值函数来判断某个决策规则是否最优。
价值函数有两种，分别是状态价值函数V(s)和动作价值函数Q(s,a)。
状态价值函数表示从某个状态开始，采用某个决策规则获得的长期平均奖励。
动作价值函数表示从某个状态和采用某个决策规则开始，采取某个动作的长期平均奖励。
新人教A版高中数学教材目录(必修+选修)【
新人教A版高中数学教材目录(必修+选修)【很全面】人教A版高中数学教材目录(必修+选修)必修1第一章集合与函数概念1.1 集合1.2 函数及其表示1.3 函数的基本性质实习作业小结复习参考题第二章基本初等函数（Ⅰ）2.1 指数函数2.2 对数函数2.3 幂函数小结复习参考题第三章函数的应用3.1 函数与方程3.2 函数模型及其应用实习作业小结复习参考题必修2第一章空间几何体1.1 空间几何体的结构1.2 空间几何体的三视图和直观图1.3 空间几何体的表面积与体积实习作业小结复习参考题第二章点、直线、平面之间的位置关系2.1 空间点、直线、平面之间的位置关系2.2 直线、平面平行的判定及其性质2.3 直线、平面垂直的判定及其性质小结复习参考题第三章直线与方程3.1 直线的倾斜角与斜率3.2 直线的方程3.3 直线的交点坐标与距离公式小结复习参考题第四章圆与方程4.1 圆的方程4.2 直线、圆的位置关系4.3 空间直角坐标系小结复习参考题必修3第一章算法初步1.1 算法与程序框图1.2 基本算法语句1.3 算法案例阅读与思考割圆术小结复习参考题第二章统计2.1 随机抽样阅读与思考一个著名的案例阅读与思考广告中数据的可靠性阅读与思考如何得到敏感性问题的诚实反应2.2 用样本估计总体阅读与思考生产过程中的质量控制图2.3 变量间的相关关系阅读与思考相关关系的强与弱实习作业小结复习参考题第三章概率3.1 随机事件的概率阅读与思考天气变化的认识过程3.2 古典概型3.3 几何概型阅读与思考概率与密码小结复习参考题必修4第一章三角函数1.1 任意角和弧度制1.2 任意角的三角函数1.3 三角函数的诱导公式1.4 三角函数的图象与性质1.5函数y=Asin(ωx+ψ) 的图象1.6 三角函数模型的简单应用小结复习参考题第二章平面向量2.1 平面向量的实际背景及基本概念2.2 平面向量的线性运算2.3 平面向量的基本定理及坐标表示2.4 平面向量的数量积2.5 平面向量应用举例小结复习参考题第三章三角恒等变换3.1 两角和与差的正弦、余弦和正切公式3.2 简单的三角恒等变换小结复习参考题必修5第一章解三角形1.1 正弦定理和余弦定理探究与发现解三角形的进一步讨论1.2 应用举例阅读与思考海伦和秦九韶1.3 实习作业小结复习参考题第二章数列2.1 数列的概念与简单表示法阅读与思考斐波那契数列阅读与思考估计根号下2的值2.2 等差数列2.3 等差数列的前n项和2.4 等比数列2.5 等比数列前n项和阅读与思考九连环探究与发现购房中的数学小结复习参考题第三章不等式3.1 不等关系与不等式3.2 一元二次不等式及其解法3.3 二元一次不等式（组）与简单的线性规划问题阅读与思考错在哪儿信息技术应用用Excel解线性规划问题举例3.4 基本不等式2abba+≤小结复习参考题选修1－1第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系1.2 充分条件与必要条件1.3 简单的逻辑联结词1.4 全称量词与存在量词小结复习参考题第二章圆锥曲线与方程2.1 椭圆探究与发现为什么截口曲线是椭圆信息技术应用用《几何画板》探究点的轨迹：椭圆2.2 双曲线2.3 抛物线阅读与思考圆锥曲线的光学性质及其应用小结复习参考题第三章导数及其应用3.1 变化率与导数3.2 导数的计算探究与发现牛顿法──用导数方法求方程的近似解3.3 导数在研究函数中的应用信息技术应用图形技术与函数性质3.4 生活中的优化问题举例实习作业走进微积分小结复习参考题选修1－2第一章统计案例1.1 回归分析的基本思想及其初步应用1.2 独立性检验的基本思想及其初步应用实习作业小结复习参考题第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎推理阅读与思考科学发现中的推理2.2 直接证明与间接证明小结复习参考题第三章数系的扩充与复数的引入3.1 数系的扩充和复数的概念3.2 复数代数形式的四则运算小结复习参考题第四章框图4.1 流程图4.2 结构图信息技术应用用Word2002绘制流程图小结复习参考题选修2-1第一章常用逻辑用语1.1 命题及其关系1.2 充分条件与必要条件1.3 简单的逻辑联结词1.4 全称量词与存在量词小结复习参考题第二章圆锥曲线与方程2.1 曲线与方程2.2 椭圆探究与发现为什么截口曲线是椭圆信息技术应用用《几何画板》探究点的轨迹：椭圆2.3 双曲线探究与发现2.4 抛物线探究与发现阅读与思考小结复习参考题第三章空间向量与立体几何3.1 空间向量及其运算阅读与思考向量概念的推广与应用3.2 立体几何中的向量方法小结复习参考题选修 2-2第一章导数及其应用1.1 变化率与导数1.2 导数的计算1.3 导数在研究函数中的应用1.4 生活中的优化问题举例1.5 定积分的概念1.6 微积分基本定理1.7 定积分的简单应用小结复习参考题第二章推理与证明2.1 合情推理与演绎推理2.2 直接证明与间接证明2.3 数学归纳法小结复习参考题第三章数系的扩充与复数的引入3.1 数系的扩充和复数的概念3.2 复数代数形式的四则运算小结复习参考题选修2-3第一章计数原理1.1 分类加法计数原理与分步乘法计数原理探究与发现子集的个数有多少1.2 排列与组合探究与发现组合数的两个性质1.3 二项式定理探究与发现“杨辉三角”中的一些秘密小结复习参考题第二章随机变量及其分布2.1 离散型随机变量及其分布列2.2 二项分布及其应用探究与发现服从二项分布的随机变量取何值时概率最大2.3 离散型随机变量的均值与方差2.4 正态分布信息技术应用μ，σ对正态分布的影响小结复习参考题第三章统计案例3.1 回归分析的基本思想及其初步应用3.2 独立性检验的基本思想及其初步应用实习作业小结复习参考题选修3-1数学史选讲第一讲早期的算术与几何一古埃及的数学二两河流域的数学三丰富多彩的记数制度第二讲古希腊数学一希腊数学的先行者二毕达哥拉斯学派三欧几里得与《原本》四数学之神──阿基米德第三讲中国古代数学瑰宝一《周髀算经》与赵爽弦图二《九章算术》三大衍求一术四中国古代数学家第四讲平面解析几何的产生一坐标思想的早期萌芽二笛卡儿坐标系三费马的解析几何思想四解析几何的进一步发展第五讲微积分的诞生一微积分产生的历史背景二科学巨人牛顿的工作三莱布尼茨的“微积分”第六讲近代数学两巨星一分析的化身──欧拉二数学王子──高斯第七讲千古谜题一三次、四次方程求根公式的发现二高次方程可解性问题的解决三伽罗瓦与群论四古希腊三大几何问题的解决第八讲对无穷的深入思考一古代的无穷观念二无穷集合论的创立三集合论的进一步发展与完善第九讲中国现代数学的开拓与发展一中国现代数学发展概观二人民的数学家──华罗庚三当代几何大师──陈省身学习总结报告选修3-3球面上的几何第一讲从欧氏几何看球面一平面与球面的位置关系二直线与球面的位置关系和球幂定理三球面的对称性思考题第二讲球面上的距离和角一球面上的距离二球面上的角思考题第三讲球面上的基本图形一极与赤道二球面二角形三球面三角形1.球面三角形2.三面角3.对顶三角形4.球极三角形思考题第四讲球面三角形一球面三角形三边之间的关系二、球面“等腰”三角形三球面三角形的周长四球面三角形的内角和思考题第五讲球面三角形的全等1.“边边边”(s.s.s)判定定理2.“边角边”(s.a.s.)判定定理3.“角边角”(a.s.a.)判定定理4.“角角角”(a.a.a.)判定定理思考题第六讲球面多边形与欧拉公式一球面多边形及其内角和公式二简单多面体的欧拉公式三用球面多边形的内角和公式证明欧拉公式思考题第七讲球面三角形的边角关系一球面上的正弦定理和余弦定理二用向量方法证明球面上的余弦定理1.向量的向量积2.球面上余弦定理的向量证法三从球面上的正弦定理看球面与平面四球面上余弦定理的应用──求地球上两城市间的距离思考题第八讲欧氏几何与非欧几何一平面几何与球面几何的比较二欧氏平行公理与非欧几何模型──庞加莱模型三欧氏几何与非欧几何的意义阅读与思考非欧几何简史学习总结报告选修3-4对称与群第一讲平面图形的对称群一平面刚体运动1.平面刚体运动的定义2.平面刚体运动的性质思考题二对称变换1.对称变换的定义2.正多边形的对称变换3.对称变换的合成4.对称变换的性质5.对称变换的逆变换思考题三平面图形的对称群思考题第二讲代数学中的对称与抽象群的概念一n元对称群Sn思考题二多项式的对称变换思考题三抽象群的概念1.群的一般概念2.直积思考题第三讲对称与群的故事一带饰和面饰二化学分子的对称群三晶体的分类四伽罗瓦理论学习总结报告附录一附录二选修4-1几何证明选讲第一讲相似三角形的判定及有关性质一平行线等分线段定理二平行线分线段成比例定理三相似三角形的判定及性质1.相似三角形的判定2.相似三角形的性质四直角三角形的射影定理第二讲直线与圆的位置关系一圆周角定理二圆内接四边形的性质与判定定理三圆的切线的性质及判定定理四弦切角的性质五与圆有关的比例线段第三讲圆锥曲线性质的探讨一平行射影二平面与圆柱面的截线三平面与圆锥面的截线学习总结报告选修 4-2矩阵与变换第一讲线性变换与二阶矩阵一线性变换与二阶矩阵（一）几类特殊线性变换及其二阶矩阵1.旋转变换2.反射变换3.伸缩变换4.投影变换5.切变变换（二）变换、矩阵的相等二二阶矩阵与平面向量的乘法三线性变换的基本性质（一）线性变换的基本性质（二）一些重要线性变换对单位正方形区域的作用第二讲变换的复合与二阶矩阵的乘法一复合变换与二阶矩阵的乘法二矩阵乘法的性质第三讲逆变换与逆矩阵一逆变换与逆矩阵1.逆变换与逆矩阵2.逆矩阵的性质二二阶行列式与逆矩阵三逆矩阵与二元一次方程组1.二元一次方程组的矩阵形式2.逆矩阵与二元一次方程组探究与发现三阶矩阵与三阶行列式第四讲变换的不变量与矩阵的特征向量一变换的不变量——矩阵的特征向量1.特征值与特征向量2.特征值与特征向量的计算二特征向量的应用1.Ａnα的简单表示2.特征向量在实际问题中的应用学习总结报告选修4-4 坐标系与参数方程引言第一讲坐标系一平面直角坐标系二极坐标系三简单曲线的极坐标方程四柱坐标系与球坐标系简介第二讲参数方程一曲线的参数方程二圆锥曲线的参数方程三直线的参数方程四渐开线与摆线学习总结报告选修4-5 不等式选讲引言第一讲不等式和绝对值不等式一不等式1.不等式的基本性质2.基本不等式3.三个正数的算术-几何平均不等式二绝对值不等式1.绝对值三角不等式2.绝对值不等式的解法第二讲证明不等式的基本方法一比较法二综合法与分析法三反证法与放缩法第三讲柯西不等式与排序不等式一二维形式柯西不等式阅读与思考法国科学家柯西二一般形式的柯西不等式三排序不等式第四讲数学归纳法证明不等式一数学归纳法二用数学归纳法证明不等式学习总结报告选修4-6 初等数论初步引言第一讲整数的整除一整除1.整除的概念和性质2.带余除法3.素数及其判别法二最大公因数与最小公倍数1.最大公因数2.最小公倍数三算术基本定理第二讲同余与同余方程一同余1.同余的概念2.同余的性质二剩余类及其运算三费马小定理和欧拉定理四一次同余方程1.一次同余方程2.大衍求一术五拉格朗日插值法和孙子定理六弃九验算法第三讲一次不定方程一二元一次不定方程二二元一次不定方程的特解三多元一次不定方程第四讲数论在密码中的应用一信息的加密与去密二大数分解和公开密钥学习总结报告附录一剩余系和欧拉函数附录二多项式的整除性选修4-7 优选法与试验设计初步引言第一讲优选法一什么叫优选法二单峰函数三黄金分割法——0.618法1.黄金分割常数2.黄金分割法——0.618法阅读与思考黄金分割研究简史四分数法1.分数法阅读与思考斐波那契数列和黄金分割2.分数法的最优性五其他几种常用的优越法1.对分法2.盲人爬山法3.分批试验法4.多峰的情形六多因素方法1.纵横对折法和从好点出发法2.平行线法3.双因素盲人爬山法第二讲试验设计初步一正交试验设计法1.正交表2.正交试验设计3.试验结果的分析4.正交表的特性二正交试验的应用学习总结报告附录一、附录二、附录三选修4-9 风险与决策引言第一讲风险与决策的基本概念一风险与决策的关系二风险与决策的基本概念1.风险（平均损失）2.平均收益3.损益矩阵4.风险型决策附录探究与发现风险相差不大时该如何决策第二讲决策树方法第三讲风险型决策的敏感性分析第四讲马尔可夫型决策简介一马尔可夫链简介1.马尔可夫性与马尔可夫链2.转移概率与转移概率矩阵二马尔可夫型决策简介三长期准则下的马尔可夫型决策理论1.马尔可夫链的平稳分布2.平稳分布与马尔可夫型决策的长期准则3.平稳准则的应用案例学习总结报告。
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在行动方案d2下，时刻n的分布
(n) p 1
p 2 (n) = p1(0)
p 2 (0) P2 n
n
0.95 0.05 = 0.95 0.05 0.6 0.4
假设初始状态为正常状态，行动d1在 时间段 n, n 1内的平均收益为
Q(d1 , n) = p = (1
态随时间变化，其状态的随机序列是一个
马尔可夫链时 ，这类决策就是马尔可夫型
决策.
4.2马尔可夫决策型简介
教学目标
知识与能力
熟悉马尔可夫型决策，能够独立 地对马尔可夫型决策进行某一时间段 和短期的风险决策.
过程与方法
通过对普通风险决策的回顾，对马
尔可夫链做进一步理解，结合前面的风
险型决策对比的学习马尔可夫型决策.
情感态度与价值观
通过与普通风险决策比较的学习，
使学生能够迅速的接受和理解马尔夫型
决策.
教学重难点
重点：转移概念矩阵，平均收益矩阵. 难点：马尔可夫型决策案例分析.
案例分析
案例4 某工厂的一台自动加工机有2种工
作状态:正常状态和故障状态.在每个整数
钟点的起始时刻检查机器的工作情况，若
机器处于正常状态，则让它继续工作;若 机器处于故障状态，则对他进行检修.假设 处于正常状态的机器，在一小时后发生故 障的概率为0.05，对于故障机器有2种检
行动方案d1 转移概率矩阵为
0.95 0.05 P1 = , 0.9 0.1
行动方案d2的转移概率矩阵为
0.95 0.05 P2 = , 0.6 0.4
写出收益矩阵，初始分布
设定时间段 n, n 1，则收益矩阵
为
10 Q 9
10 , 6
题将在下一节中讲.
d 1 ：加急检修， d 2 ：常规检修.
机器在任意时刻可能所处的状态：
h1 ：正常状态， h 2 ：故障状态.
显然X n 是一个马尔可夫链，状态分布列随着 时间的变化也在不断变化.
机器在第n小时的工作状态 X n与时间有关，
普通风险决策分布列保持不变可表示为 h
h1
p
h2
P ( h)
1-p
然后写出状态转移矩阵
n
n
行动方案d2在时间段 n, n 1 内的平均收益为
Q ( d 2 , n) p
(0) 1
p2
(0)
0.95 0.05 10 0.6 0.4 6 .
假设初始状态为正常状态，则两行动 方案前10个时间段平均收益为
时间段
1, 2 2, 3 3, 4
假设机器最开始为正常工作状态，则 初始分布为
p
(0) 1
p2
(0)
(1
0),
想一想
时刻n的分布和时刻n+1的分布的关系？
p
(n 1) 1
p2
(n 1)
p
(n) 1
p2
(n)
P
在行动方案d1下，时刻1的分布
p
p
(1) 1
p2
(1)
= (0.95
= p
(1) 1
(0) 1
3写出平均收益矩阵
p2
(0)
10 P -9
n 1 n
行动方案d2在时间段 n, n 1 内的平均收益为
0.95 0) 0.9
0.05 10 0.1 -9
Q(d 2 , n) = p = (1
(0) 1
p2
修方案可供选择，一种是加急检修，在一
小时内排除故障的概率为0.9；一种是常规
检修，在一小时内排除故障的概率为0.6.
已知这台机器正常工作一小时可收益
10元，加急检修1小时费用为9元，常规检
修一小时费用为6元，若机器出现故障，
该选择哪种方案？
先写出行动方案和可能状态
决策目标是使机器产生收益最大，可供 选择的行动方案有：
0.05)
p2
(1)
时刻2的分布
(2) 1
p2
(2)
P
1
0.95 = 0.95 0.05 0.9 = 0.9475 0.0525
ห้องสมุดไป่ตู้
0.05 0.1
时刻n的分布为
p
(n) 1
p2
(n)
= p
(0) 1
p2
(0)
P
n
1 n
0.95 0.05 = 0.95 0.05 0.9 0.1
(0)
10 P2 -6
n n
0.95 0) 0.6
0.05 10 0.4 -6
不设定初始情况，则行动方案d1在时间段 n, n 1 内的平均收益为
Q (d1 , n) p
(0) 1
p2
(0)
0.95 0.05 10 0.9 0.1 9 .
2
0 ab + a
解：
1 3 2 0 23 16 8 1 5 8 15 1 30 5 0 1 26 16 0 6 31 8
新课导入
在前面讲到的风险决策案例中，各可 能状态的分布列一般是不变的，当可能状
…
Q(d1 , n)
9.0500
Q ( d 2 , n)
9.2000
9.025
9.001
8.9200
8.8220
…
9.0000
…
8.7693
10,11
最后，根据题目要求选择最大收益决策， 当确定某一确定时刻n，在时间段 0, n 内进行 决策时，这类问题是短期准则下的马尔可夫型 决策，当在时间段内 0, 进行决策时，我 们称为长期准则下的马尔可夫型决策，这类问
回顾旧知
风险决策的一般步骤是什么？
1.寻找问题的决策目标和所有可能的行动方案； 2.写出状态分布列； 3.确定损益函数或损益矩阵； 4.计算各行动方案所对应的损益函数的均值； 5.根据决策目标，按照风险最小准则或平均收 益最大准则选择最优方案.
想一想
什么是转移概率矩阵？ 什么是平均收益矩阵？
1, 2 和 1
2 有区别吗？
小练习
计算
a b 0 b a 1 b a
8 1 1 3 5 5 0 2 0 1 0 6
解：
a -b 0 b a 0 + (-b b) ab - ba = a 1 b a a 0 +1 b ab + a a - b = b