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模糊集合及其运算


相等: A B A( x) B( x),x U
包含: A B A( x) B( x),x U
并: ( A B)(x) A( x) B( x),x U 交: ( A B)(x) A( x) B( x),x U
表示取大; 表示取小。
余: Ac ( x) 1 A( x),x U
取小运算
例:设A 1 0.1, B 0.4 0 ,则 0.2 0.3 0.3 0.2
A B 1 0.1 A B 0.4 0
0.3 0.3
0.2 0.2
Ac 0 0.9 0.8 0.7
Bc 0.6 1 0.7 0.8
(2)模糊矩阵的合成 定义:设 A (aij )ms , B (bij )sn , 称模糊矩阵 A B (cij )mn
1
1/2
0
a1 a1 a 2 a2
x
2
(3) 中间型( 型):这种类型的隶属函数在 ( -,
a) 上为偏大型,在 (a, +) 为偏小型,所以称为中间 型.
描述“中”,“暖和”、“中年”等处于中间的模 糊现象。
越居中越好(人的体重)
A(x)
1)矩形分布
0 , x a b ,
1
Ax 1, a b x a b ,
Ac= (0.2, 0.45, 1, 0.7, 0). Bc= (0.9, 0.79, 0.14, 0.4, 1). 可见Ac B, Bc A. 商品质量不好商品质量坏 又 A∪Ac = (0.8, 0.55, 1, 0.7, 1) U,
A∩Ac = (0.2, 0.45, 0, 0.3, 0) .
越大越好(食品中营养物质的含量)
1)升半矩形0分, 布x a, A(x)
A(x) 1, x a.
1
0
a
x
2)升半 分布
0,
x a,
A(x) 1 ek(xa) , x a.
A(x)
1
0
a a+1/k x
图 3.8
3)升半正态分布
0,
x a,
A(x) 1 ek(xa)2 , x a. k 0
模糊集合的截集
定义:设 AF ( X ) , [0,1],记 (A) ={ xX | A(x) },
称 (A) 为 A 的 截集,简记为 A 。
例取 则有
A 1 0.8 0.6 0.5 0.2 0
x1 x2
x3
x4
x5 x6
A1 {x1}, A0.8 {x1, x2}, A0.7 {x1, x2}, A0.6 {x1, x2 , x3}, A0.4 {x1, x2 , x3 , x4}, A0.2 {x1, x2 , x3 , x4 , x5} A0 X。
(5)有界和、乘积算子 (,)
a b 1 (a b),a b ab
(6)Einstain算子 ( , )
a b
ab
,a b
ab
1 ab
1 (1 a)(1 b)
3、模糊矩阵 定义:设 R (rij )mn ,0 rij 1,称R为模糊矩阵。
当 rij 只取0或1时,称R为布尔(Boole)矩阵。 当模糊方阵 R (rij )nn的对角线上的元素 rii 都为1时, 称R为模糊自反矩阵。
2、指派方法 这是一种主观的方法,但也是用得最普遍的一种
方法。它是根据问题的性质套用现成的某些形式的模 糊分布,然后根据测量数据确定分布中所含的参数。
(1) 偏大型(S 型):这种类型的隶属函数随 x 的 增大而增大,随所选函数的形式不同又分为:
描述“大”,“热”、“老年”等偏向大的一方的 模糊现象。
例 设论域U = {x1, x2, x3, x4, x5}(商品集),在U 上定义两个模糊集: A =“商品质量好” B =“商 品质量坏”,并设
A = (0.8, 0.55, 0, 0.3, 1). B = (0.1, 0.21, 0.86, 0.6, 0). 则Ac=“商品质量不好”, Bc=“商品质量不坏”.
A(x) 1
0
a
x
5)降半梯形分布
1 ,
Ax
a2 a2
x a1
,
0 ,
x a1 , a1 x a2 , a2 x .
A(x)
1
0
a1
a2 x
6)降岭形分布
Ax
1 , 1 2
1 2
sin
x
a2
a1 a1
, (x
a2
2
a1
)
,
0 ,
a2 x .
A(x)
a1 x a2 ,
(2)序偶表示法 A {( x1, A( x1)),( x2, A( x2 )), ,( xn , A( xn ))}
(3)向量表示法 A ( A( x1), A( x2 ), , A( xn ))
若论域U为无限集,其上的模糊集表示为:
A A( x) xU x
2、模糊集的运算
定义:设A,B是论域U的两个模糊子集,定义
(4)U中的一个以 A* 作为弹性边界的模糊子集A,
制约着 A* 的运动。A* 可以覆盖 u0 ,也可以不覆盖 u0 , 致使 u0对A的隶属关系是不确定的。
特点:在各次试验中,u0是固定的,而 A* 在随机变动。 模糊统计试验过程:
(1)做n次试验,计算出
u0对A的隶属频率
u0
A*的次数 n
(2)随着n的增大,频率呈现稳定,此稳定值即为
A : U {0,1} u A(u),
其中
A (u)
1, 0,
u A u A
函数 A 称为集合A的特征函数。
二、模糊集合及其运算
美国控制论专家Zadeh教授正视了经典集合描述的 “非此即彼”的清晰现象,提示了现实生活中的绝大多数 概念并非都是“非此即彼”那么简单,而概念的差异常以 中介过渡的形式出现,表现为“亦此亦彼”的模糊现象。 基于此,1965年, Zadeh教授在《Information and Control》杂志上发表了一篇开创性论文“Fuzzy Sets”, 标志着模糊数学的诞生。
A
~
和A
~

“高个子”——1.80高个子,1.79可以略低于1 (99%)的程度属于高个.
模糊子集通常简称模糊集,其表示方法有: (1)Zadeh表示法
A A( x1) A( x2 ) A( xn )
x1
x2
xn
这里
A( xi xi
)
表示
xi
对模糊集A的隶属度是
A( xi
)。

A 1 0.8 0.2 0 12 34
0 , a b x .
0 a-b a a+b x
2)尖分布
A x
ek xa ek xa
, ,
几个常用的算子:
(1)Zadeh算子 (,) a b max{a,b},a b min{a,b}
(2)取大、乘积算子 (,) a b max{a,b},a b ab
(3)环和、乘积算子 (ˆ ,) a ˆ b a b ab,a b ab
(4)有界和、取小算子 (,)
a b 1 (a b),a b min{a,b}
(1)模糊矩阵间的关系及运算 定义:设 A (aij )mn , B (bij )mn 都是模糊矩阵,定义 相等:A B aij bij 包含:A B aij bij
并: A B (aij bij )mn
取大运算
交: A B (aij bij )mn 余: Ac (1 aij )mn1)降半矩形分布 NhomakorabeaAx
1 , 0 ,
xa, x a.
1
0
a
x
2)降半分布
Ax
1 , ek
xa
,
xa, xa,
其中
k 0.
A(x)
1
0
a a+1/k
x
3)降半正态分布
Ax
1 ,
e
k
x
a
2
,
xa, xa,
其中
k 0.
A(x) 1
0
a
x
4)降半柯西分布
Ax
1 , 1
x
a
1
,
xa,
x a ,其中 0, 0 .
为A与B的合成,其中 cij {(aik bkj ) 1 k s} 。
模糊矩阵的幂 A2 Ao A
例:
设A 0.4 0.1
0.5 0.2
0.6 , B 0.3
0.1 0.3 0.5
0.2 0.4
,

0.6
A B 0.5 0.6 0.3 0.3
0.1 0.2 0.2 B A 0.3 0.3 0.3
A(x)
1
0
a
x
图 3.9
4)升半柯西分布
0,
A(x) [1 (x a) ]1,
x a, x a.
0, 0
A(x)
1
0
a
x
5)升半梯形分布
0,
A(
x)
x a2
a1 a1
,
1
x a, a1 x a2
a2 x.
A(x)
1
0
a1 a2
x
6)升岭形分布
0,
A(
x)
62 68 76 85 95 101 0.78 0.76 0.76 0.75 0.79 0.78
由表 1可见,隶属频率随试验次数 n 的增加而呈现
稳定性,稳定值为 0.78,故有 [青年人] (27) = 0.78。
模糊统计与概率统计的区别:
模糊统计:变动的圆盖住不动的点 概率统计:变动的点落在不动的圆内
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