静态非线性投入产出模型的若干数学问题

SomeMathematicalProblemsoftheNolinearOutput-InputfortheStaticModelHeJianminWangDongHaoJinliangInstituteofSystemsScience,AcademicSinica100080一、非线性投入产出模型的提出建立在同质性和比例性假定上的列昂惕夫投入产出模型，假定了每一部门只有单一的消耗结构并只生产一种产品，直接消耗系数不变且非负。因假定极大地简化了经济现实，它在解决短期经济和社会问题方面取得了成功，但在长期预测和计划等方面并不十分准确。为使投入产出模型能更好地进行长期预测，人们提出各种方法来修正直接消耗系数。例如：1.专家评估法…     

投入产出分析的不确定性模型及其预测

本在不确定性系统理论、不确定性数学的基础上，对投入产出分析中的部门之间的流量xij、总产值Xi、最终产品Yi、直接消耗系数矩阵A、完全消耗系数矩阵B给出了不确定性表达式，利用不确定性数学对投入产出模型进行了拓广，并通过实例说明了它的应用。     

不确定性系统投入产出分析模型及预测

本综述了不确定性经济系统投入产出模型中直接消耗系数矩阵A=(aij）n的预测方法-RAS方法及其改进方法,定义了灰直接消耗系G（aij）,给出了不确定性经济系统灰色投入产出模型。     

静态非线性投入产生模型的若干数学问题

本文对静态非线性投入产出模型进行了一些理论探讨，证明了完全消耗系数的存在性并给出算法：提出并证明了新的一类非线性投入产出模型的求解条件；讨论了模型解的显著性区间．     

投入占用产出框架下Leontief逆矩阵的变动分析

Leontief逆矩阵是投入产出分析的核心概念。研究直接消耗系数的扰动对Leontief逆矩阵的影响是投入产出分析中结构变动问题的重要议题。本文研究了在投入占用产出框架下,各部门的固定资产消耗对Leontief逆矩阵的变动影响。     

土地资源投入产出模型

本文研究土地资源投入产出模型,内容包括三部分:1.提出土地资源投入产出模型的基本思想和表达式,以矩阵形式建立各生产部门产品的生产与使用平衡关系式,以及土地资源的使用方程组;2.研究在包含土地改造部门情况下的完全消耗系数和完全占用系数的计算公式;3.进行土地资源变动的数量分析。     

一类宏观经济模型的极限特征

利用投入产出分析法建立了一类动态宏观经济模型 ,讨论了在生产增长的条件下 ,当规划期足够长时 ,有消费的经济系统中 ,投入、产出和消费之间的关系及其极限特征 .说明了 :系统的初始投入不一定是直接消耗系数矩阵的正特征矢量 .并且 ,在经济不出现危机的条件下 ,系统以稳定状态增长 ,呈现大道性质 .     

一种辨识投入产出模型中主系数的方法

目前在投入产出模型中四种常用辨识主系数的方法都是针对国民经济主系统而言,而随着我国经济的发展,一些具有相同经济特征的部门组成的国民经济子系统正在国民经济中的地位日趋显著,辨识国民经济子系统的主系数也就显得尤为重要.本文依据直接消耗系数的剔除将会使子系统蕴含受影响对象的信息量遭受损失,没有被剔除的系数集应蕴含受影响对象最少的信息量,以此达到剔除主系数损失最大的思想提出了损失量法,用以辨识国民经济子系统的主系数,并对2002年中国投入产出表的农业系统作了实证分析.同时将损失量法扩展到辨识国民经济主系统的主系数方面,并和信息量法作了比较,证明了损失量法能够比信息量法以更少的主系数达到相同的阈值,即在相同的阈值下损失量法选出的主系数个数比信息量法少.     

小参数时变非线性系统的技术稳定性

分析一类含小参数的时变非线性系统关于给定状态约束集合的技术稳定性.根据向量微分比较原理和基本的单调性准则,利用向量V函数方法给出由系统系数表达的技术稳定性判据.并讨论了基于派生系统和线性化方法研究非线性系统技术稳定性的条件.另外,对于派生时变线性系统的指数稳定性给出了简单的代数判据.最后给出示例说明文中方法.     

中国区域投入产出系数的空间计量研究

基于空间计量理论,从投入产出分析的视角,研究具体产业部门产品生产与消耗的空间效应.研究表明,具体行业部门之间不仅存在产业关联,也存在区域间的空间关联.投入产出系数呈现出的空间效应存在多样性,并且投入产出系数的空间关联特性与其自身或其他难量化的内在因素有关,与解释变量无关.地区差异和行业属性是投入产出系数的影响因素.     

交通运输设备制造业能源消耗效率的投入产出分析

基于投入产出模型来研究中国交通运输设备制造业的能源消耗效率.首先构造了一个引入能源消耗的投入产出模型.然后利用该投入产出模型对中国交通运输设备制造业的能源消耗效率进行了实证分析,结果表明:1995~2002年间中国交通运输设备制造业的能源直接消耗效率不断提高;1997年比1992年的能源完全消耗效率也明显提高.为进一步提高我国交通运输设备制造业的能源消耗效率,政策的重点应放在提高交通运输设备制造业的间接消耗效率和提高所有产业能源的直接消耗效率.     

Sensitivity analysis of linear dynamical systems in uncertainty quantification

We consider linear dynamical systems including random parameters for uncertainty quantification. A sensitivity analysis of the stochastic model is applied to the input-output behaviour of the systems. Thus the parameters that contribute most to the variance are detected. Both intrusive and non-intrusive methods based on the polynomial chaos yield the required sensitivity coefficients. We use this approach to analyse a test example from electrical engineering. (© 2013 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Analytical aspects of computational linear algebra

This paper deals with a system of ordinary differential equations with known initial conditions associated with a given square matrix. By using standard analytical and computational methods many of the important aspects of the given matrix can be determined. Among these are its determinant, its adjoint, its inverse (if it exist), the coefficients of the characteristic polynomial, the location of the roots ofthe characteristic polynomial, and the corresponding eigenvectors. Concomitently, the differential system yields a treatment of inhomogeneous linear algebraic systems associated with the given matrix, as in economic input-output analysis. In particular, new insights are provided into Faddeev's algorithm for the coefficients of the characteristic polynomial.     

基于投人产出分析的中国能源消费分行业碳排放系数因素分解

采用投入产出分析法,结合部门能源消费数据,从最终需求的角度评估和计算了中国1997年、2002年和2007年的碳排放量、碳排放系数、直接碳排放系数和完全碳排放系数.研究结果表明,金属冶炼及压延加工业、燃气生产和供应业、非金属矿物制品业、电力、热力的生产和供应业、水的生产和供应业以及煤炭开采和洗选业的直接碳排放系数历年均是最高的,能源强度是影响这些行业直接碳排放系数变化的主要因素;金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制品业、金属制品业、化学工业、电力、热力的生产和供应业、水的生产和供应业以及煤炭开采和洗选业的完全碳排放系数历年均居前列,中间产品投入和能源强度是影响完全碳排放系数变化的主要因素.针对实证结果,现阶段我国节能减排的重点方向在于调控金属冶炼及压延加工业、化学工业等高碳排放行业,并通过提高能源效率、调整产业结构及优化能源结构来达到降低碳排放系数的目的.     

Necessary global optimality conditions for nonlinear programming problems with polynomial constraints

In this paper, we develop necessary conditions for global optimality that apply to non-linear programming problems with polynomial constraints which cover a broad range of optimization problems that arise in applications of continuous as well as discrete optimization. In particular, we show that our optimality conditions readily apply to problems where the objective function is the difference of polynomial and convex functions over polynomial constraints, and to classes of fractional programming problems. Our necessary conditions become also sufficient for global optimality for polynomial programming problems. Our approach makes use of polynomial over-estimators and, a polynomial version of a theorem of the alternative which is a variant of the Positivstellensatz in semi-algebraic geometry. We discuss numerical examples to illustrate the significance of our optimality conditions.     

基于投入产出特征法的我国产业结构分析

技术经济结构是社会经济活动的基础结构,对我国投入产出表应用特征分析法,定量分析我国农业、能源化工业、工业建筑业、服务业四个产业部门的产业结构变化及产业协调程度,研究各产业部门的产业结构协调发展方向.     

Global sensitivity analysis using support vector regression

Global sensitivity analysis (GSA) plays an important role in exploring the respective effects of input variables on response variables. In this paper, a new kernel function derived from orthogonal polynomials is proposed for support vector regression (SVR). Based on this new kernel function, the Sobol’ global sensitivity indices can be computed analytically by the coefficients of the surrogate model built by SVR. In order to improve the performance of the SVR model, a kernel function iteration scheme is introduced further. Due to the excellent generalization performance and structural risk minimization principle, the SVR possesses the advantages of solving non-linear prediction problems with small samples. Thus, the proposed method is capable of computing the Sobol’ indices with a relatively limited number of model evaluations. The proposed method is examined by several examples, and the sensitivity analysis results are compared with the sparse polynomial chaos expansion (PCE), high dimensional model representation (HDMR) and Gaussian radial basis (RBF) SVR model. The examined examples show that the proposed method is an efficient approach for GSA of complex models.     

基于分段线性模型与记忆多项式的功率放大器非线性特性及预失真分析

功率放大器的非线性化导致信号的失真,是电子信息行业普遍存在的问题之一.在功率放大器的前端引入预失真模块能对失真有很好的改善,也是目前研究较多的一种方法.从这一点出发,研究了非记忆性功放和记忆性功放的输入输出特征曲线,分别利用分段线性模型以及记忆多项式模型进行了拟合与数学表示,并构建了预失真模型以及预失真函数,对引入预失真模块的整个系统进行了仿真实验和评价指标的计算.最后对有记忆功放进行了Burg法功率谱密度分析,计算出了ACPR值并进行分析.     

Analytical variance based global sensitivity analysis for models with correlated variables

In order to quantitatively analyze the variance contributions by correlated input variables to the model output, variance based global sensitivity analysis (GSA) is analytically derived for models with correlated variables. The derivation is based on the input-output relationship of tensor product basis functions and the orthogonal decorrelation of the correlated variables. Since the tensor product basis function based simulator is widely used to approximate the input-output relationship of complicated structure, the analytical solution of the variance based global sensitivity is especially applicable to engineering practice problems. The polynomial regression model is employed as an example to derive the analytical GSA in detail. The accuracy and efficiency of the analytical solution of GSA are validated by three numerical examples, and engineering application of the derived solution is demonstrated by carrying out the GSA of the riveting and two dimension fracture problem.     

A numerical method for solving optimal control problems using state parametrization

A numerical method for solving a special class of optimal control problems is given. The solution is based on state parametrization as a polynomial with unknown coefficients. This converts the problem to a non-linear optimization problem. To facilitate the computation of optimal coefficients, an improved iterative method is suggested. Convergence of this iterative method and its implementation for numerical examples are also given.