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模糊集

[拼音]:mohuji

[外文]:fuzzy sets

论域X={x}上的模糊集峎是指x中由隶属函数表征的元素全体,在实轴的闭区间[0,1]中取值,的大小反映 x对模糊集 A的从属程度。所讨论的全体对象组成的普通 称为论域或空间。普通 X的元素是分明的,即对于任何元素只存在属于或不属X这两种情况,二者必居其一,而只有X的子集峎 才是模糊的。所以模糊 通常是指模糊子集。L.A.扎德于1965年首先提出模糊集的概念。他指出,人思维的一个重要特点是按模糊集的概念归纳信息。随着计算机技术的发展,人们求解复杂问题的能力越来越强。在建立复杂问题的数学模型时,不可避免地要涉及事物的不确定 。不确定 包括随机 和模糊 。随机 是指事件发生与否的不确定 ,已由概率论完善地加以研究。模糊 则指事物本身从属概念的不确定 。模糊集的概念一经提出,便在理论和应用两个方面得到迅速发展。模糊集理论已应用到系统科学、自动控制、信息处理、人工智能、模式识别、医疗诊断、天气预报、地震研究、农作物选种、体育训练、化合物分类以及经济学、心理学、社会学、语言学、生态学、管理学、法学和哲学等广泛领域。

隶属函数

设论域X={x},则映射

确定X上的一个模糊子集峎,称为峎 的隶属函数,数称为x0对峎 的隶属度。

模糊子集峎完全由其隶属函数所刻划。接近1,表示x从属于峎 的程度很高;接近0,表示x从属于峎 的程度很低。特别当的值仅取闭区间的两个端值{0,1}时,模糊子集峎 便退化成为X 的一个普通子集。因此,模糊集是普通 概念的推广。

基本运算

两个模糊子集之间的运算实际上就是逐点对隶属度作相应的运算。其基本运算可定义如下:

(1)等价关系:两个模糊集峎和是等价的,记为峎呏,是指当且仅当对任何x ∈X,成立。

(2)包含关系:模糊集峎包含于模糊集中,或称峎是的子集,记为峎 嶅,是指当且仅当对任何x ∈X,成立。

(3)补集:模糊集峍 是峎 的补集,是指当且仅当对任何x ∈X,成立。

(4)并集:两个模糊集峎 和的并集记为峎∪,定义为包含峎 和的很小模糊集。峎 ∪的隶属函数定义为,常简写。

(5)交集:两个模糊集峎和的交集峎∩定义为同是这两个 的子集的很大模糊集。峎∩的隶属函数定义为,常简写成。

λ水平截集

它是模糊集与普通 相互转化的一个重要概念。λ水平截集的定义为:设给定模糊集峎,对任意阈值λ∈[0,1],称普通

为峎 的λ水平截集。取模糊集峎 的λ水平截集Aλ,就是将隶属函数转化为特征函数:

分解定理

设峎是论域X 的一个模糊子集,Aλ是峎 的λ水平截集,λ∈[0,1],则下列分解式成立:

这里∪为并集运算符号,λAλ表示X的一个模糊子集,称为λ与Aλ的积,其隶属函数为:

分解定理也可以写成隶属函数的形式。分解定理把模糊集的问题化为普通 论的问题来解,应用分解定理可把许多在普通 论中成立的基本等式推广到模糊集中去。

扩展原理

设给定映射f:X →Y,则可把它扩展为映射愝:峎 →f(峎)。这里愝称为f的扩展,可简记为f。扩展原理可解释为峎 经过映射f后,其隶属函数可以无保留地传递过去,即经过映射后模糊子集峎 和f(峎)的论域X和Y中的相应元素的隶属度保持不变。若不是单值映射,则规定象的隶属度取很大值。扩展原理是扎德于1975年首先引入的,可作为公理使用。它把普通 论的方法扩展到模糊集中去。分解定理和扩展原理是模糊集理论的基础。

参考书目

A.Kaufman, Introduction to the Theory of Fuzzy Subsets, Academic Press, New York,1975.

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