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2模糊数学建模


x 140 A( x) 190 140
也可用Zadeh表示法: 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 A x1 x2 x3 x4 x5 x6
还可用向量表示法: A = (0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1).
另外,还可以在U上建立一个“矮个子”、“中等 个子”、“年轻人”、“中年人”等模糊子集. 隶属函数是模糊数学中最重要的概念之一,模糊数学方 法是在客观的基础上,特别强调主观的方法.

模糊聚类分析—根据研究对象本身的属性构造 模糊矩阵,在此基础上根据一定的隶属度来确 定其分类关系
模糊层次分析法—两两比较指标的确定 模糊综合评判—综合评判就是对受到多个因素 制约的事物或对象作出一个总的评价,如产品 质量评定、科技成果鉴定、某种作物种植适应 性的评价等,都属于综合评判问题。由于从多 方面对事物进行评价难免带有模糊性和主观性, 采用模糊数学的方法进行综合评判将使结果尽 量客观从而取得更好的实际效果

一 二 三
模糊数学基本理论 模糊模式识别 模糊聚类

模糊综合评价
第一部分: 模糊数学基本理论
普通集合
在论域U中任意给定一个元素u及任意给定一个 经典集合A,则必有 u A 或者u A ,用函数表示为: 其中
A : U {0,1} u A ( u),
1, u A A ( u) 0, u A
(5)有界和、乘积算子 ( ,)
a b 1 (a b), a b ab
(6)Einstain算子 ( , )

ab ab a b ,a b 1 ab 1 (1 a )(1 b)

模糊集合隶属函数的确定
1、模糊统计法 模糊统计试验的四个要素: (1)论域U; (2)U中的一个固定元素 u0 ;
~
模糊子集 A 由隶属函数 A 唯一确定,故认为二者
A 。 是等同的。为简单见,通常用A来表示 A 和 ~
~
~
~
模糊子集通常简称模糊集,其表示方法有: (1)Zadeh表示法
A( x1 ) A( x2 ) A( xn ) A x1 x2 xn A( xi ) 这里 表示 xi 对模糊集A的隶属度是 A( xi ) 。 xi
选500人,每人测试20次,即每两种颜色比较2次
红 红 橙 黄 绿 蓝 670 742 348 458 橙 330 562 237 149 黄 258 438 135 250 绿 652 763 865 321 蓝.99 11.78 顺序 3 2 1 4 5
18~25 15~30 18~30 18~25 15~28 16~35 15~28 16~25 16~30 18~28 15~30 18~28 15~25 17~30 18~35 18~30 18~25 16~30 15~25 18~30 18~28 18~35 18~30 15~35 18~35 18~35 17~28 17~35 15~25 16~28 19~28 15~25 15~25 16~28 17~25 18~25 15~30 16~30 15~30 18~25 18~25 18~30 18~30 15~30 18~28 15~25 18~30 15~30 16~35 20~30 15~30 15~25 16~35 18~25 15~28 16~30 15~26 16~30 18~30 18~35 18~25 17~29 20~30 18~35 15~30 14~25 18~35 16~28 16~28 17~25 15~28 16~24 18~30 17~30 18~25 16~25 18~35 18~30 18~30 20~30 18~30 18~35 15~36 18~35 15~25 18~30 14~25 17~30 17~30 18~30 17~25 18~35 18~30 18~30 18~35 18~30 18~30 16~32 17~30 18~26 16~28 15~30 17~30 18~29 18~35 16~30 16~30 17~27 17~30 17~28 15~27 18~30 18~29 18~30 18~30 16~35 18~28 16~25 20~35 18~35 16~28 18~35 18~35 18~35 18~35 18~35 16~28 16~30 17~30
如“将一1,2,3,4组成一个小数的集合”可表示为
1 0.8 0.2 0 A 1 2 3 4
可省略
(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 ))
* (3)U中的一个随机运动集合 A ;
(4)U中的一个以 A* 作为弹性边界的模糊子集A,
A 可以覆盖 u0 , 也可以不覆盖 制约着 A 的运动。 u0 , 致使 u0对A的隶属关系是不确定的。
* *
u0 是固定的,而 A* 在随机变动。 特点:在各次试验中,
模糊统计试验过程:
(1)做n次试验,计算出
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
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 余: Ac ( x ) 1 A( x ), x U
模糊数学建模方法
参考书目
1. 模糊数学及其应用,梁保松,曹殿立,科学出版 社 2. 模糊数学基础,张文修,西交大出版社 3. 模糊理论及其应用,刘普寅等,国防科大出版社
引言
用数学的眼光看世界,可把我们身边的现象划分为:
1.确定性现象:如水加温到100oC就沸腾,这种现象的规律 性靠经典数学去刻画; 2.随机现象:如掷筛子,观看那一面向上,这种现象的规律 性靠概率统计去刻画;
27岁对“青年人”的隶属度
2 直观加推理法
确定隶属函数的方法实际上是先确定隶属函数类型,再
根据具 体问题确定特殊点隶属函数值,最后确定整个隶属
函数。这种方法称为直观加推理方法。
例 设全体三角形构成的论域为 X ( A, B, C ) | A B C 180 , A B C 0 确定等腰三角形 I 和直角三角形 R 的隶属函数。
1, x a b x 偏小型: A( x ) ,a x b ba 0, x b
分布
1, x a 偏小型: A( x ) k ( xa ) , x a( k 0) e e k ( x a ) , x a 中间型: A( x ) 1, a x b( k 0) k ( x a ) ,xb e 0, x a 偏大型:A( x ) k ( x a ) , x a( k 0) 1 e
常用的隶属函数 常用的隶属函数有Z函数(偏小型)、∏函数(中 间型)、S函数(偏大型).

偏小型一般适合于描述像“小,少,浅,淡,青 年”等偏小程度的模糊现象。

偏大型一般适合于描述像“大,多,深,浓,老 年”等偏大程度的模糊现象。 中间型一般适合于描述像“中,适中,不太多, 不太浓,暖和,中年”等处于中间状态的模糊现 象。
按百分比排序确定各种颜色乒乓球受欢迎的次序是:橙色、黄色、
绿色、红色和蓝色。表中百分比可以理解为隶属函数值,即
(0.1782, 0.2722, 0.2919, 0.1399, 0.1178)
4 专家打分
5 模糊分布
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。
(2)取大、乘积算子 ( ,)
a b max{ a , b}, a b ab
ˆ ,) (3)环和、乘积算子 (
ˆ b a b ab, a b ab a
(4)有界和、取小算子 ( , )
a b 1 (a b), a b min{ a , b}
R( A, B, C ) 1
1 A 90 90
1 I ( A, B, C ) 1 min A B, B C 60
3
二元对比排序法
设论域为 X x1, x2 , x3 , x4 , x5
x1 , x2 , x3 , x4 , x5
分别表示红色、橙色、黄色、绿色和蓝色乒球, 试确定用什么颜色乒乓球最好?

常用的隶属函数有偏小型、中间型、偏大型. 梯形分布:
0, x a xa ,a x b ba A( x ) 1, b x c 中间型: d x 0, x a ,c c d xa d c 偏大型: A( x ) ,a x b 0, x d ba 1, x b
u0 A*的次数 u0对A的隶属频率 n
(2)随着n的增大,频率呈现稳定,此稳定值即为
u0 对A的隶属度:
u0 A*的次数 A( u0 ) lim n n
例 利用模糊统计确定”年轻人”的隶属函数
以人的年龄作为论域U=[0,100]。随机抽取129个大学 生,在独立认真考虑“青年”的含义之后,给出各自的 答案,形成129个“青年”的年龄段.
表示取大; 表示取小。
有两根绳子,它们属于“不易断的绳子”的程度
分别为a,b. 把这两根绳子合起来构成一根新绳子, 那么这条新绳子属于“不易断绳子”的程度应为
多少
两根绳子的连接方式
几个常用的算子:
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