- •Введение
- •Тема 1. Определение вероятности и правила ее вычисления
- •Свойства вероятности
- •Задание 1 Варианты
- •Задание 2 Варианты
- •Тема 2. Независимые испытания бернулли. Теоремы муавра - лапласа и пуассона.
- •Задание 3 Варианты
- •Свойства математического ожидания.
- •Свойства дисперсии.
- •Тема 3. Одномерные случайные величины (св) и их числовые характеристики
- •Основные свойства функции распределения.
- •Задание 4
- •Варианты
- •Тема 4. Многомерные случайные величины
- •Задание 5
- •Варианты
- •Тема 5. Элементы математической статистики. Статистическая оценка параметров распределения
- •Задание 6
- •Тема 6. Марковские случайные процессы
- •Задание 7
- •Варианты
- •Тема 7. Элементы теории массового обслуживания
- •Задание 8 Варианты
Задание 7
Заданы матрица
вероятностного перехода цепи Маркова
и вектор
начального распределения вероятностей.
Требуется: 1) построить граф состояний системы; 2) найти вектор распределения вероятностей p состояний системы через 2 шага; 3) найти финальные вероятности.
Варианты
1.
.
2.
.
3.
.
4.
.
5.
.
6.
.
7.
.
8.
.
9.
.
10.
.
11.
.
12.
.
13.
.
14.
.
15.
.
16.
.
17.
.
18.
.
19.
.
20.
.
21.
.
22.
.
23.
.
24.
.
25.
.
26.
.
27.
.
28.
.
29.
.
30.
.
Тема 7. Элементы теории массового обслуживания
1. Классификация систем массового обслуживания, их основные характеристики.
2. Входящий и выходящий поток требований.
3. Процесс «гибели и размножения».
4. Система массового обслуживания (СМО) с параллельными обслуживающими устройствами и ограниченной очередью.
5. СМО с отказами.
6. СМО с неограниченной очередью для ожидания.
7. Замкнутые СМО.
Теория массового обслуживания изучает зависимость между характером потока заявок ( требований), числом каналов (единицы обслуживания), их производительностью, правилами работы систем массового обслуживания (СМО) и эффективностью обслуживания.
В СМО происходит
случайный процесс, что обусловлено
случайным характером потока заявок и
временем их обслуживания. Будем считать,
что все потоки событий (потоки заявок,
потоки обслуживания заявок и т.д.),
переводящие СМО из состояния в состояние,
являются пуассоновскими (тогда процесс,
протекающий в системе, является
Марковским) и интервал времени Т между
поступлениями требований в СМО в этом
потоке есть случайная величина,
распределенная по показательному закону
;
- интенсивность потока событий.
Обслуживание заявки продолжается в
течение случайного времени
,
распределенного по показательному
закону
;
- интенсивность обслуживания заявок.
При вычислении основных характеристик эффективности обслуживания СМО основываются на том, что Марковский процесс, протекающий в них, является частным случаем процесса «гибели и размножения», т.е. граф состояний имеет вид
1
2
2
3
…n
-2,n-1
n
-1,n
S1 S2 S3 Sn-1 Sn
21 32 n-1,n-2 n,n-1
Так как режим является установившимся, то дифференциальные уравнения Колмогорова для этого процесса имеют вид:
(7.1)
где - предельная вероятность состояния системы;
- интенсивность потока событий,
переводящего систему из состояния
в состояние
.
При решении системы
получаем, что предельная вероятность
состояния
системы выражается через
:
. (7.2)
Из уравнения
находим
:
=
. (7.3)
В качестве примера вычислим характеристики одноканальной СМО с отказами.
Пример
7.1. Трехканальная
СМО с отказами представляет собой АТС
с тремя телефонными линиями. Заявка-вызов,
пришедший в момент, когда все три линии
заняты, получает отказ (соединения не
происходит). Интенсивность потока
вызовов
в минуту. Средняя продолжительность
разговора равна
минут. Найти вероятности состояний,
абсолютную и относительную пропускные
способности, вероятность отказа и
среднее число занятых и простаивающих
каналов.
Решение. Интенсивность обслуживания одной линией (среднее число разговоров, обслуженных одной линией за единицу времени) равна
.
Приведенная интенсивность потока заявок
.
Используя дифференциальные уравнения Колмогорова получаем:
;
;
.
.
Вероятность отказа
.
Относительная и абсолютная пропускные способности равны
.
Среднее число занятых каналов
.
Таким образом, в установившемся режиме работы СМО в среднем будет занято чуть больше одного канала, остальные будут простаивать. Этой ценой достигается относительно высокий уровень эффективности обслуживания – около 91% поступивших вызовов будет обслужено.
