Station 15 Markoff-Kette  


Die Geschäftsführerin des Modegeschäfts Shorthouse gibt eine Untersuchung des Einkaufsverhalten der Kunden in der Innenstadt in Auftrag.
Eine Umfrage ergibt folgendes Ergebnis:
60% der Monatskunden
von Shorthouse kaufen auch im folgenden Monat dort, während 25% zu Morgan´s und 15% zu Jeansfit abwandern.

Andererseits bleiben 55% der Kunden von Morgan´s diesem Geschäft auch im folgenden Monat treu, während 20% zu Shorthouse und 25% zu Jeansfit wechseln.
Jeansfit kann dagegen 70% seiner Kunden an sich binden, verliert aber pro Monat jeweils 15% seiner Kunden an Shorthouse und an Morgan´s.

Im untersuchten Monat kauften 2690 Personen bei Shorthouse, 1980 bei Morgan´s und 3210 bei Jeansfit.
Die Geschäftsführerin interessiert die zu erwartende Kundenverteilung in den nächsten sechs Monaten, um über mögliche Werbemaßnahmen entscheiden zu können. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Zahl der Kunden in der Innenstadt insgesamt konstant bleibt.

Solche zufallsartigen Prozesse können mit der Matrizenrechnung relativ einfach untersucht werden. Dazu bildet man zunächst die Übergangsmatrix, die in den Zeilen die Übergangswahrscheinlichkeiten enthält. Die Spaltensummen einer Übergangsmatrix ergeben stets 1. Da zudem alle Matrixelemente positiv oder null sind, spricht man von einer stochastischen Matrix.

Wanderung von / zu
Shorthouse
Morgan´s
Jeansfit
Shorthouse
0,6
0,2
0,15
Morgan´s
0,25
0,55
0,15
Jeansfit
0,15
0,25
0,7

Diese Matrix beschreibt einen Zufallsprozess, bei dem ein Zustand (oder Ereignis) nur vom unmittelbaren Vorgänger beeinflusst wird und selbst nur Einfluss auf den unmittelbar folgenden Zustand hat. Einen solchen stochastischen Prozess nennt man nach dem russischen Mathematiker Andrei Andrejewitsch Markoff (1856-1922) Markoff-Kette.

Die gesuchte Kundenverteilung nach einem Monat erhält man durch Multiplikation der Übergangsmatrix mit dem Vektor der sogenannten Anfangsverteilung:


Mulitpliziert man die Übergangsmatrix nun mit diesem Ergebnisvektor, erhält man die Verteilung nach zwei Monaten usw.:

Man kann die Kundenverteilung nach 2 Monaten und allgemein nach n Monaten aber auch direkt berechnen, indem man die entsprechende Potenz der Übergangsmatrix benutzt:

Aufgabe: 
a) Berechnen Sie die Kundenverteilung nach 4 und nach 6 Monaten.
b) Eine mögliche Werbekampagne für Shorthouse würde 70% der Kunden an das Geschäft binden, nur noch 20% würden zu Morgan´s und nur noch 10% zu Jeansfit wechseln.
Allerdings würde sich diese Investition nur lohnen, wenn Shorthouse nach einem halben Jahr mehr als 3000 Kunden verzeichnen könnte. Untersuchen Sie, ob sich die Werbekampagne rentieren würde.
c) Untersuchen Sie, welchen Effekt die in b) beschriebene Werbemaßnahme nach zwei bzw. nach drei Jahren hätte. Was fällt Ihnen auf?



Lösung

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