模糊数学隶属函数的确定
第4章_隶属函数的确定方法
第4章隶属函数的确定方法在模糊理论的应用中，我们面临的首要问题就是建立模糊集的隶属函数。
对于一个特定的模糊集来说，隶属函数不仅基本体现了它所反映的模糊概念的特性，而且通过量化还可以实现相应的数学运算和处理。
因此，“正确地”确定隶属函数是应用模糊理论恰如其分地定量刻划模糊概念的基础，也是利用模糊方法解决各种实际问题的关键。
然而，建立一个能够恰如其分地描述模糊概念的隶属函数，并不是一件容易的事情。
其原因就在于一个模糊概念所表现出来的模糊性通常是人对客观模糊现象的主观反映，隶属函数的形成过程基本上是人的心理过程，人的主观因素和心理因素的影响使得隶属函数的确定呈现出复杂性、多样性，也导致到目前为止如何确定隶属函数尚无定法，没有通用的定理或公式可以遵循。
但即便如此，鉴于隶属函数在模糊理论中的重要地位，确定隶属函数的方法还是受到了特别的重视，至今已经提出了十几种确定隶属函数的方法，而且其中一些方法基本上摆脱了人的主观因素的影响。
本章将选择4种经常使用的、具有代表性的方法予以介绍，它们是：直觉方法，二元对比排序法，模糊统计试验法，最小模糊度法。
4.1 直觉方法直觉的方法就是人们用自己对模糊概念的认识和理解，或者人们对模糊概念的普遍认同来建立隶属函例1、“正好”、“热”和“很热”图1 空气温度的隶属函数例2根据人们对汽车行驶速度中“慢速”、“中速”和“快速”这三个概念的普遍认同，可以给出描图2 汽车行驶速度的隶属函数虽然直觉的方法非常简单，也很直观，但它却包含着对象的背景、环境以及语义上的有关知识，也包含了对这些知识的语言学描述。
因此，对于同一个模糊概念，不同的背景、不同的人可能会建立出不完全相同的隶属函数。
例如，模糊集A = “高个子”的隶属函数。
如果论域是“成年男性”，其隶属函数的曲线如图3(a )所示；而如果论域是“初中一年级男生”，其隶属函数的曲线则为图3(b )所示的情形。
(a) (b)图3 不同论域下“高个子”的隶属函数4.2 二元对比排序法建立一个模糊集的隶属函数，实际上可以看成是对论域中每个元素隶属于某个模糊概念的程度进行比较、排序。
模糊数学1、模糊集、隶属度函数、如何确定隶属度函数
模糊数学1、模糊集、⾪属度函数、如何确定⾪属度函数------------------------2021.3.14更新------------------------------⼀个关于模糊和概率的趣味⼩问题------------------------2021.3.14更新------------------------------------------------------2020.8.17更新------------------------------总算学完了，这懒病改改改了，放⼀下所有的笔记链接集合的概念：⼀些具有相同特征的不同对象构成的全体，也称集或者经典集合。
经典集合的特征函数（和模糊集的⾪属度函数⼀样）：f(x) = \left\{ \begin{array}{l} 1\quad x \in A \\ 0\quad x \notin A \\ \end{array} \right.⼀个经典集合A，它的特征函数为f()，那么怎么判断⼀个新的对象x是不是属于这个集合呢，计算f(x)是0还是1，是1代表属于A，是0代表不属于。
与之对应的是模糊集合，假设A是⼀个模糊集合，它的⾪属度函数是\mu _A ( \cdot )，那么⼀个新的对象x属于A的程度就是\mu _A (x)（是⼀个0到1之间的数）。
⾪属度函数的构造极为重要，⼀般根据这个模糊集的性质相关。
⼀般也把A的⾪属度函数写成A( \cdot )接下来是模糊集的表⽰⽅法，共三种：扎德表⽰法，序偶表⽰法，向量表⽰法。
假设论域U = \left\{ {x_1 ,x_2 , \cdot \cdot \cdot ,x_n }\right\}，模糊集为A，A(x)是x的⾪属度，A( \cdot )是⾪属度函数。
扎德表⽰法容易与加法混淆。
序偶表⽰法与向量表⽰法的含义都⼀样，向量表⽰法更简洁，所以我们⼀般就只⽤向量表⽰法。
⽐如上⾯公式的意思就是每个对象x_i属于模糊集合A的程度（⾪属度）接下来讲⼀讲⾪属度函数的确定。
模糊数学教程第6章 确定隶属函数的方法
iM
m,
i
n
其中 M { i e ; i 1 , 2 , . . . , n } , i
表示集合 M 的元素的个数，而 [0,1] 是事先给
定的标准。 (7)以 m 作为 A(u0 ) 的估计值，或直接计算
1 m n
m
i 1
n
i
,
1 e n
e
i 1
n
i 1 n
i
, 1 , , )是权重向 ( u , u , , u ) U ,( 其中 u 1 n 1 2 n
( u ) [,] 0 1 量，b是一个适当选取的常数，以保证 A
(3)混合型 如果决定 A(u) 的 Ai (ui ) 可分成两部分，一部分是累加 因素，一部分是乘积因素，则可令
用Dephi法确定 A 的隶属函数 A ( u ) 的步骤如下:
~
~
⑴ 提出影响 A 的主要因素，连同较为详尽的资料 发送选定的n位专家，请专家对于取定的 u 0 U , 给 出隶属度 A(u0 ) 的估值 m ⑵设第ｉ位专家第一次给出的估计值为 m i 1 ,2 ,. . . ,n ) . 1 i(
(5) -型分布；
(6) Cauchy-型分布；
用模糊数学处理带有模糊性的问题时 (7) 岭型分布选择适当的模糊分布函数很重要，否 见教材！ 则会脱离实际情况，从而影响效果， 各式中的参数由实际问题决定！
三分法（Trichotomy ） 基本思想：用随机区间的思想来处理模糊性的试 验模型，在某些场合适用此法来求隶属函数。
§6.３ 模糊统计法
模糊统计法简言之即通过模糊试验来得元素 隶属度。模糊试验四个要素： （１）论域Ｕ，所论问题之范围； （２）Ｕ中的一个确定元素ｕ； （３）Ｕ中的一个随机运动的普通集合Ａ*,Ａ* 联系着一个模糊集 A , Ａ*的每一次确定，都是对
模糊数学教程第6章确定隶属函数的方法
模糊数学教程第6章确定隶属函数的方法确定隶属函数是模糊数学中的一项重要任务，它决定了模糊集合如何描述和应用。
本文将介绍几种常用的确定隶属函数的方法。
基于专家经验的方法是最常见的确定隶属函数的方法之一、通常，一些领域的专家会通过自己的经验和知识来确定隶属函数的形状和参数，以达到最佳的模糊集合描述效果。
例如，在模糊控制系统中，专家可以通过对系统的分析和调试来确定隶属函数的形状，从而实现对系统的精确控制。
基于数据分析的方法是一种较为客观的确定隶属函数的方法，它通过对已有数据的统计分析来确定隶属函数的形状和参数。
通常，需要收集一定数量的数据样本，并对这些数据进行分析，确定隶属函数的形状和参数。
例如，在模糊分类问题中，可以通过对已有分类数据的统计分析来确定隶属函数，从而实现对未知样本的分类。
基于模糊聚类的方法是一种将隶属函数与模糊聚类相结合的方法，它通过对数据样本进行聚类分析来确定隶属函数的形状和参数。
通常，需要先对数据进行模糊聚类，确定聚类结果，然后使用聚类结果来确定隶属函数。
例如，在模糊图像分割中，可以通过对图像像素进行模糊聚类，确定图像的不同区域，然后使用聚类结果来确定图像的隶属函数，从而实现图像分割。
基于优化算法的方法是一种通过优化算法来确定隶属函数的形状和参数的方法。
通常，需要将需要确定的隶属函数作为优化目标函数，利用其中一种优化算法来求解最优解，从而确定隶属函数的形状和参数。
例如，在模糊最优化问题中，可以将需要确定的隶属函数作为目标函数，使用遗传算法或粒子群算法等优化算法来求解最优解，从而确定隶属函数。
以上是一些常用的确定隶属函数的方法，不同的方法适用于不同的问题和场景。
在实际应用中，可以根据具体情况选择适合的方法来确定隶属函数，以达到最佳的模糊集合描述效果。
隶属度
例9.3-7 设U={0，1，2，3，4，5，6，7，8，9}以S记U上的模糊集合“小的”。
在前10 个自然数范围内相对地区分大小，给每个数适当指定隶属度，得到隶属函数μ(u)如表9.3-2。
表9.3-2 隶属函数μ(u)
1
μ(u)
例9.3-8 设论域U={a，b，c，d，e}如图9.3-8。
圆块和方块是U上的模糊集合，分别记作和。
按各个图形中圆弧所占的比例来指定隶属度得隶属函数(如表9.3-3)。
在年龄论域上确定一个普通集合Y *作为概念的外延。
一个被试者给出的结果，就是一次试验的结果。
对于任一年龄u，有的Y
*
包含
u ，有的Y
*不包含u。
统计Y*包含u的次数n(u)，计算包含频率μ(u)
表9.3-3 隶属函数μ(u)，μ(u)
μ(u)
μ
(u)
*
依据他们三次统计试验给出的隶属函数μ(u)分别如图9.3-9，图9.3-10，和图9.3-11所示。
三次试验的结果十分接近，显示了隶属函数的客观性。
图9.3-9 n=129的μ(u)
图9.3-10 n=106的μ(u)
图9.3-11 n=93的μ(u)
9.3.5.3 曲线法
当可用实数闭区间表示论域时，这时可以根据问题的性质分别采用各种曲线作为隶属函数。
常见的有以下几种。
A 偏小型
(1)降半Γ型：见图9.3-12。
(2)降半正态型：见图9.3-13。
(3)降半柯西(Cauchy)型：见图9.3-14。
对模糊隶属函数确定方法的进一步探讨
对模糊隶属函数确定方法的进一步探讨隶属函数的确定不应只侧重于对信息自身模糊性的识别和描述,还应该正确描述主体的心理测度,重视主体认识水平的缺陷。
探讨了用简便可行的隶属函数度量方法来测量人们进行决策时心理测度上的模糊性,给出了具体不同情况下的描述函数,在一定程度上可以更准确地描述信息的模糊性,从而使决策更具有合理性。
标签：隶属函数;模糊分布;心理测度一、引言客观事物均不同程度地存在着不确定性,这种不确定性蕴涵在客观表现及其主观识别之中。
从本质上看,不确定性是主观对于客观而言的,即对客观信息的识别与刻画无不受到主观因素的影响,受到主体心理因素的影响,进而表现为认知水平和描述方法的差异。
而一般的隶属函数确定的方法多从下面两个角度;或侧重于描述信息自身的模糊性、识别和刻画方法的模糊性,或从如何消除减少主观任意性成分来进行研究,而忽视了起决定作用的主体想心理思维模式和判断尺度,使得隶属函数的确定不够完善。
另一方面,随着生产系统、社会系统的大规模化和复杂化,使得人们进行预测与决策变得十分困难。
由于决定预测的准确性及决策成败的关键是人,所以应能正确描述人的心理测度上的模糊性。
对于此类问题,当今决策理论是从理性决策的行为决策两分支进行研究,但在现实实际操作生活中,出现了理性决策与行为决策不相一致的情况。
正是基于这两方面因素考虑,力图应用理性决策与行为决策相结合的思想,通过定性与定量相结合的方法,找到一种能反映主体心理测度的方法,从能够描述存在的现象和避免不应发生的现象出现两个角度进行研究,使信息的模糊隶属描述更具有合理性,使人们在模糊的状态下进行的预测和决策偏差更小。
二、分类描述1.当主体参考事态进行判断时,往往由于过于自信而出现偏差,当事件发生的客观概率在0.5上,而人们又认为或希望它发生,则判断出的隶属度往往高于凭他们的知识和事实本应判断出的值;另一方面,当客观概率小于0.5,而人们又不认为或不希望它会发生,则往往估计偏低。
模糊数学总结
一、F集合1、F集定义设论域U上给定了一个映射A:U→0,1u|→A(u)则称A为U上的模糊(Fuzzy)集，A(u)称为A的隶属函数（或称为u对A的隶属度）。
2、F集的截集定义设A∈F(U)，λ∈[0, 1]，记(1) Aλ={u| u∈U, A(u) ≥λ}称Aλ为A的一个λ截集，λ称为阈值（或置信水平）；(2) Aλ={u| u∈U, A(u) ＞λ}称Aλ为A的一个λ强截集。
3、F集的模糊度定义若映射d:F U→[0,1]满足条件：(1) 当且仅当A∈P(U)时，d(A)=0,(2) ∀ u∈U，当且仅当A(u) ≡1/2时，d(A)=1，(3) ∀ u∈U，当B(u) ≤A(u) ≤1/2时，d(B) ≤d(A)，(4) A∈F(U)，d(A)=d(A c)，称映射d为F(U)上的一个模糊度，d(A)称为F集A的模糊度。
该定义给出了关于模糊度的4条公里，它们所反映的现实是：条件（1）表明普通集是不模糊的；条件（2）和条件（3）表明，越靠近0.5就越模糊，尤其是当A(u) ≡0.5时，是最模糊的，这时A c(u)=1- A(u)=0.5这种模棱两可的情况是最难决策的；条件（4）表明F集A与其补集A c具有相同的模糊度。
二、F模式识别1、典型模式识别系统2、F 集的贴近度定义设A, B, C ∈F(U)，若映射N:F U ×F U →[0,1]满足条件：(1) N(A, B)=N(B, A)，(2) N(A, A)=1,N U,∅ =0，(3) 若A B C ⊆⊆，则 N(A, C)N(A, B)N(B, C)≤∧，则称N(A, B)为F 集A 与B 的贴近度。
N 称为F(U)上的贴近度函数。
贴近度是对两个F 集接近程度的一种度量。
3、F 模式识别原则F 模式识别大致有两种方法，一种是直接方法，按“最大隶属原则”归类，主要应用于个体的识别；另一种是间接方法，按“择近原则”归类，一般应用于群体模型的识别。
模糊数学教程第6章确定隶属函数的方法
主观经验法主要依赖于专家的专业知识和经验，通过专家对模糊概念的深入理 解和主观判断，来确定隶属函数的形状、参数和阈值等。这种方法简单易行， 但受限于专家知识和经验的局限性。
统计学习法
总结词
基于数据样本和统计学习理论来确定隶属函数的方法。
详细描述
统计学习法利用已知数据样本，通过统计学习理论和方法，如回归分析、决策树、支持向量机等，来拟合和优化 隶属函数。这种方法客观、科学，但需要足够的数据样本和计算资源。
VS
详细描述
连续性是指隶属函数在定义域内的任何一 点都存在明确的隶属度值，没有跳跃或中 断。连续的隶属函数能够更好地描述模糊 现象，因为模糊现象本身也是连续变化的 。
单调性
总结词
隶属函数应该是单调的，以反映模糊集合的 单调性质。
详细描述
单调性是指随着输入值的增大或减小，隶属 度值也相应增大或减小。单调递增的隶属函 数表示随着输入值的增加，隶属度也逐渐增 加；单调递减的隶属函数则表示随着输入值 的增加，隶属度逐渐减小。
经济效益评价
在经济效益评价中，隶属函数可以用于将各 评价指标的量纲统一，通过计算隶属度来评 价项目的经济效益。
在模糊聚类分析中的应用
模糊聚类算法
隶属函数在模糊聚类算法中起到关键作用，通过计算样本点对各个聚类的隶属度，实现样本点的软分 类。
聚类效果的评估
在模糊聚类分析中，隶属函数可以用于评估聚类效果，通过计算样本点对各个聚类的隶属度分布情况 ，判断聚类的质量和稳定性。
模糊数学教程第6章确定隶属函数 的方法
目 录
• 引言 • 确定隶属函数的方法 • 隶属函数的特性 • 隶属函数的优化 • 隶属函数的应用 • 总结与展望
01 引言
模糊隶属函数
模糊隶属函数模糊隶属函数（Fuzzy Membership Function）是一种把客观事物的状态或特征描述为统一的语言形式的方法。
由于客观实体总是具有多种不同属性，而每个属性都可以在某种程度上分为若干个状态，因此，对客观实体要表达出来，就需要一种能够把多种属性状态统一描述的表达方法，而这种把多种属性状态统一描述的表达方法就是模糊隶属函数，也可以说模糊隶属函数是客观实体的属性状态的自动统一描述的方法。
模糊隶属函数实际上是一种将客观事物的状态变量映射到模糊集合中的函数，它能够将客观实体的状态、特征以及其他描述信息统一描述，这种描述有时被称为隶属度函数，它可以用来描述客观实体的属性状态，从而使客观实体的描述信息更加精确，更具有决策可操作性。
模糊隶属函数的定义如下：设X为客观事物的一个属性状态，μA(X)为X在A模糊集合中的隶属度，则μA(X)就是X的模糊隶属函数。
模糊隶属函数可以通过模糊数学理论解释，从而加深对其本质的理解，模糊数学理论主要包括模糊集合、模糊逻辑等，而模糊集合则是模糊隶属函数的基础，模糊集合是一种由元素的隶属度组成的集合，它可以用来描述客观事物的属性状态，即可以用来表示客观事物的某个属性的取值范围以及其取值的合理程度。
模糊隶属函数由模糊集合构成，具体可以分为三种：线性模糊隶属函数、非线性模糊隶属函数和多选模糊隶属函数。
线性模糊隶属函数是指将状态或特征以线性模式表示的模糊隶属函数，它适用于描述连续性属性变量，它的表达式一般为：μA(x)=ax+b，其中a,b是常数，a>0，b<0。
非线性模糊隶属函数是指将状态或特征以非线性模式表示的模糊隶属函数，它适用于描述离散性属性变量，它的表达式一般为：μA(x)=1/ (1+|x-b|^a)，其中a,b是常数，a>0，b<0。
多选模糊隶属函数是指将状态或特征以多选模式表示的模糊隶属函数，它适用于描述多个属性变量的取值范围，它的表达式一般为：μA(x)=1 / (1+ (1/p) * Σi=1n |x-xi|^ai)，其中ai,bi是常数，ai>0，bi<0，n为多选的属性变量的数量。
模糊数学中的模糊集合与隶属度函数
模糊数学中的模糊集合与隶属度函数模糊数学是一种基于模糊集合理论的数学方法，用于处理含有不确定性和模糊性的问题。
在模糊数学中，模糊集合和隶属度函数是两个核心概念。
一、模糊集合
模糊集合是对现实世界中不确定性和模糊性的数学描述。
与传统的集合论中的集合不同，模糊集合允许元素以不同的程度属于或不属于集合。
例子：假设我们要描述一个人的年龄，一般的集合描述方法是“20岁”或者“30岁”。
但是在模糊集合中，我们可以用隶属度函数来描述一个人的年龄，如“年轻”、“中年”、“老年”等。
二、隶属度函数
隶属度函数是衡量一个元素对于某个模糊集合的隶属程度的函数。
它定义了元素在0和1之间的值，代表了元素对于该模糊集合的属于程度。
例子：假设我们定义了一个模糊集合“年轻人”，它的隶属度函数可以表示为：
{1, 0≤x≤25
μ(x)= {
{50-2x, 25<x<37.5
其中x表示人的年龄，μ(x)表示年龄x对于“年轻人”的隶属度。
当x 为25岁时，μ(x)的值为1，表示完全属于“年轻人”；当x为37.5岁时，μ(x)的值为0，表示不属于“年轻人”。
通过隶属度函数，我们可以量化元素属于某个模糊集合的程度，从
而进行模糊推理和决策。
结语
模糊集合和隶属度函数是模糊数学中的重要概念，它们为处理现实
世界中的模糊和不确定性问题提供了有力的工具。
通过合理定义模糊
集合和隶属度函数，并运用模糊数学的方法，我们可以更好地处理模
糊问题，提高决策的准确性和可靠性。
隶属函数及确定方法
隶属函数正确地确定隶属函数，是运用模糊集合理论解决实际问题的基础。
隶属函数是对模糊概念的定量描述。
我们遇到的模糊概念不胜枚举，然而准确地反映模糊概念的模糊集合的隶属函数，却无法找到统一的模式。
隶属函数的确定过程，本质上说应该是客观的，但每个人对于同一个模糊概念的认识理解又有差异，因此，隶属函数的确定又带有主观性。
一般是根据经验或统计进行确定，也可由专家、权威给出。
例如体操裁判的评分，尽管带有一定的主观性，但却是反映裁判员们大量丰富实际经验的综合结果。
对于同一个模糊概念，不同的人会建立不完全相同的隶属函数，尽管形式不完全相同，只要能反映同一模糊概念，在解决和处理实际模糊信息的问题中仍然殊途同归。
事实上，也不可能存在对任何问题对任何人都适用的确定隶属函数的统一方法，因为模糊集合实质上是依赖于主观来描述客观事物的概念外延的模糊性。
可以设想，如果有对每个人都适用的确定隶属函数的方法，那么所谓的“模糊性”也就根本不存在了。
2.5.1 隶属函数的几种确定方法这里仅介绍几种常用的方法，不同的方法结果会不同，但检验隶属函数建立是否合适的标准，看其是否符合实际及在实际应用中检验其效果。
1．模糊统计法在有些情况下，隶属函数可以通过模糊统计试验的方法来确定。
这里以张南组等人进行的模糊统计工作为例，简单地介绍这种方法。
图2－5－1 27岁对“青年”隶属频率的稳定性张南纶等人在武汉建材学院，选择129人作抽样试验，让他们独立认真思考了“青年人”的含义后，报出了他们认为最适宜的“青年人”的年龄界限。
由于每个被试者对于“青年人”这一模糊概念理解上的差异，因此区间不完全相同，其结果如表2-5-1所示。
现选取0u=27岁，对“青年人”的隶属频率为）调查人数（）岁的区间数（隶属次数包含n 27=μ （2-5-1） 用μ作为27岁对“青年人”的隶属度的近似值，计算结果见表2-5-2。
78.027）＝（青年人μ按这种方法计算出15～36岁对“青年人”的隶属频率，从中确定隶属度。
隶属函数确定问题
隶属函数确定问题standalone； self-contained； independent； self-governed；autocephalous； indie； absolute； unattached； substantive隶属函数确定问题一、隶属函数的确定原则1、表示隶属度函数的模糊集合必须是凸模糊集合；即：在一定范围内或者一定条件下，模糊概念的隶属度具有一定的稳定性；从最大的隶属度函点出发向两边延伸时，其隶属度是单调递减的，而不许有波浪性，呈单峰；一般用三角形和梯形作为隶属度函数曲线。
2、变量所取隶属度函数通常是对称和平衡的模糊变量的标值选择一般取3-9个为宜，通常取奇数（平衡），在“零”“适中”等集合的两边语言值通常取对称。
3、隶属度函数要避免不恰当的重复在相同的论域上使用的具有语意顺序的若干标称的模糊集合，应该合力排序。
4、论语中的每个点应该至少属于一个隶属度函数的区域，同时它一般应该属于之多不超过两个隶属度函数的区域。
5、对于同一输入，没有两个隶属度函数会同时有最大隶属度6、对两个隶属度函数重叠时，重叠部分对于两个隶属度函数的最大隶属度不应该有交叉。
二、隶属度函数确定的方法1、模糊统计法模糊统计法的基本思想是对论域U上的一个确定元素v是否属于论域上的一个可变的清晰集的判断。
（清晰集、模糊集）模糊统计法计算步骤：Step1 确定论域Step2形成调查表Step3统计成频数分布表Step4建立隶属函数Step5隶属度（由频数分布表或者隶属函数可得）所谓模糊统计实验包含以下四个要素：假设做n次模糊统计试验，则可计算出：实际上，当n不断增大时，隶属频率趋于稳定，其频率的稳定值称为0x 对A的隶属度，即2、例证法例证法由已知的有限个隶属度函数的值，来估计论域U上的模糊子集A的隶属函数。
3、专家经验法是根据专家的实际经验给出模糊信息的处理算式或者相应的权系数值隶属函数的一种方法。
4、二元对比排序法5、群体决策法6、指派方法（待定来自算法大全第22章模糊数学模型）指派方法是一种主观的方法，它主要依据人们的实践经验来确定某些模糊集隶属函数的一种方法。
模糊数学方法
例 设论域U = {x1 (140), x2 (150), x3 (160), x4 (170), x5 (180), x6 (190)}(单位：cm)表示人的身高， 那么U上的一个模糊集“高个子”(A)的隶属函数 A(x)可定义为
A(x) x 140 190 140
A(x) x 100 200 100
也可用Zadeh表示法：
A 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 x1 x2 x3 x4 x5 x6
A 0.15 0.2 0.42 0.6 0.8 0.9 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.
定义模糊线性规划(2)中目标函数的隶属函数
为
Gi (x)
f0 t0(x) , d0
f0 d0 t0(x) f0.
由Gi (x)定义可知，∈[0, 1],
Gi (x)≥ t0 (x) + d0≤ f0,
要求模糊线性规划(2)的模糊最优解x*，则要 求使所有约束条件及目标函数的隶属函数尽可能 达到最大，即求x* 满足
Ai (x)≥及G(x)≥， 且使达到最大值,相当于求解普通线性规划问题
max
(4)
s.t.tdx0i(x)0did0ti
f0 (x)
i
bi
=
1, 2, …, m.
di di
设普通线性规划(4)的最优解为x*, , 则
模糊线性规划(2)的模糊最优解为x*, 最优值 为t0 (x*).
所以，求解模糊线性规划(2)相当于求 解普通线性规划(1), (3), (4).
隶属函数确定问题
隶属函数确定问题一、隶属函数的确定原则1、表示隶属度函数的模糊集合必须就是凸模糊集合;即:在一定范围内或者一定条件下,模糊概念的隶属度具有一定的稳定性;从最大的隶属度函点出发向两边延伸时,其隶属度就是单调递减的,而不许有波浪性,呈单峰;一般用三角形与梯形作为隶属度函数曲线。
2、变量所取隶属度函数通常就是对称与平衡的模糊变量的标值选择一般取3-9个为宜,通常取奇数(平衡),在“零”“适中”等集合的两边语言值通常取对称。
3、隶属度函数要避免不恰当的重复在相同的论域上使用的具有语意顺序的若干标称的模糊集合,应该合力排序。
4、论语中的每个点应该至少属于一个隶属度函数的区域,同时它一般应该属于之多不超过两个隶属度函数的区域。
5、对于同一输入,没有两个隶属度函数会同时有最大隶属度6、对两个隶属度函数重叠时,重叠部分对于两个隶属度函数的最大隶属度不应该有交叉。
二、隶属度函数确定的方法1、模糊统计法模糊统计法的基本思想就是对论域U上的一个确定元素v就是否属于论域上的一个可变的清晰集的判断。
(清晰集、模糊集)模糊统计法计算步骤:Step1 确定论域Step2形成调查表Step3统计成频数分布表Step4建立隶属函数Step5隶属度(由频数分布表或者隶属函数可得)所谓模糊统计实验包含以下四个要素:假设做n次模糊统计试验,则可计算出:实际上,当n不断增大时,隶属频率趋于稳定,其频率的稳定值称为0x 对A的隶属度,即2、例证法例证法由已知的有限个隶属度函数的值,来估计论域U上的模糊子集A的隶属函数。
3、专家经验法就是根据专家的实际经验给出模糊信息的处理算式或者相应的权系数值隶属函数的一种方法。
4、二元对比排序法5、群体决策法6、指派方法(待定来自算法大全第22章模糊数学模型)指派方法就是一种主观的方法,它主要依据人们的实践经验来确定某些模糊集隶属函数的一种方法。
如果模糊集定义在实数域R上,则模糊集的隶属函数称为模糊分布。
隶属函数——模糊数学相关
隶属函数——模糊数学相关隶属函数正确地确定隶属函数，是运用模糊集合理论解决实际问题的基础。
隶属函数是对模糊概念的定量描述。
我们遇到的模糊概念不胜枚举，然而准确地反映模糊概念的模糊集合的隶属函数，却无法找到统一的模式。
隶属函数的确定过程，本质上说应该是客观的，但每个人对于同一个模糊概念的认识理解又有差异，因此，隶属函数的确定又带有主观性。
一般是根据经验或统计进行确定，也可由专家、权威给出。
例如体操裁判的评分，尽管带有一定的主观性，但却是反映裁判员们大量丰富实际经验的综合结果。
对于同一个模糊概念，不同的人会建立不完全相同的隶属函数，尽管形式不完全相同，只要能反映同一模糊概念，在解决和处理实际模糊信息的问题中仍然殊途同归。
事实上，也不可能存在对任何问题对任何人都适用的确定隶属函数的统一方法，因为模糊集合实质上是依赖于主观来描述客观事物的概念外延的模糊性。
可以设想，如果有对每个人都适用的确定隶属函数的方法，那么所谓的“模糊性”也就根本不存在了。
2.5.1 隶属函数的确定方法这里仅介绍几种常用的方法，不同的方法结果会不同，但检验隶属函数建立是否合适的标准，看其是否符合实际及在实际应用中检验其效果。
1．模糊统计法在有些情况下，隶属函数可以通过模糊统计试验的方法来确定。
这里以张南组等人进行的模糊统计工作为例，简单地介绍这种方法。
图2－5－1 27岁对“青年”隶属频率的稳定性张南纶等人在武汉建材学院，选择129人作抽样试验，让他们独立认真思考了“青年人”的含义后，报出了他们认为最适宜的“青年人”的年龄界限。
由于每个被试者对于“青年人”这一模糊概念理解上的差异，因此区间不完全相同，其结果如表2-5-1所示。
现选取u0=27岁，对“青年人”的隶属频率为??包含27岁的区间数（隶属次数）调查人数（n）用?作为27岁对“青年人”的隶属度的近似值，计算结果见表2-5-2。
?青年人（27）＝0.78 2-5-1）（按这种方法计算出15～36岁对“青年人”的隶属频率，从中确定隶属度。
模糊数学建立模糊集的隶属函数方法三分法
模糊数学建立模糊集的隶属函数方法三分法
本文介绍了一种新的模糊集建立的方法——三分法，该方法利用三分法构建出模糊集的隶属函数。
首先，需要确定出模糊集的上下界和规则。
上界和下界是由模糊集的输入和输出参数定义的，而规则是由经验或其他知识决定的。
规则是在一定范围内限定的，一旦指定，就不会变化。
其次，由上界、下界和规则确定的范围内，划分出三个等分的区域，这三个区域代表不同的隶属度。
如果规则是线性的，那么第一区域的隶属度为0，第二区域的隶属度为0.5，第三区域的隶属度为1.同时，需要指定每一个区域的边界，在实际的应用中，这一过程可以根据经验进行调整，以保证设定的规则的准确性。
最后，按照规则，确定好每一个区域的边界后，就可以采用三联表的方法，构建模糊集的隶属函数。
三联表法是将输入的变量取值范围划分成三百多个等分，这样可以避免用一个复杂的数学模型来描述每一个输入变量的隶属度，而是根据实际情况给出在某一取值下，输入变量的隶属度，从而构建出整个模糊集的隶属函数。
总之，三分法提供了一个简单、高效的方法来构建模糊集的隶属函数，同时可以更好的适应不同的应用场景，增强模糊系统的智能性。
隶属函数的确定及应用
ＬＩ ａ Ｕ Ｘｉｏ—ｙａ ｎ．ＬＩ ｎ—ｙ Ｕ Ｘｉ ｕ．Ｗ ＡＮ Ｇ ｅ Ｍ ｉ
（ ｎ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄＴｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｘｉａ １ ０ ４ Ｃｈｎ ） ｘＪａ ｉｅｓｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ， ｎ ７ ０ ５ ， ｉａ ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｍ ｅ ｅ ｓ ｉ ｕ ｃ ｏ ｓｔ ｅ ｂ ｓ ｏ ｃ ｐ ｓ ｏ ｚｙ ｍ ａｈ ｍａｉｓ ｍｂ ｒ ｐ ｆ ｎ ｔ ｎ ｉ ｈ ａｉ ｃ ｎ ｅ ｔ ｆｆ ｚ ｔ ｅ ｔ ，ｗｈ ｃ ａ ｅ ｉ ｅ ｆｚ ｙ ｓ ｔ． ｉｇ ｔ ｅ ｆ ｚ ｙ ｍａｈ ｍ ａ ｃ ｏ ｈ ｉ ｃ ｕ ｃ ｉｈ ｃ ｎ ｄ ｃｄ ｕ ｚ ｅｓ Ｕｓ ｈ ｕ ｚ ｔ ｅ ｔ ｓｔ ｎ ｉ
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模糊数学中的模糊集合与隶属度函数
模糊数学中的模糊集合与隶属度函数模糊数学是一门研究现实中模糊信息和不完全信息的数学理论。
在模糊数学中，模糊集合和隶属度函数是其核心概念之一。
一、模糊集合模糊集合是对现实世界中模糊或不确定概念的数学抽象。
与传统的集合理论不同，模糊集合并不要求元素的成员关系是确定的，而是通过隶属度函数来描述元素与集合的隶属关系。
一个元素可以同时隶属于多个模糊集合，并且隶属程度可以是连续的。
在模糊集合中，隶属度函数是描述元素与集合之间的隶属关系的数学函数。
它将元素映射到[0,1]的隶属度区间，表示元素与集合的隶属程度。
例如，对于一个模糊集合A来说，元素x的隶属度可以表示为μA(x)，其中μA(x)的取值范围为[0,1]。
二、隶属度函数隶属度函数是描述元素与模糊集合之间隶属关系的数学函数。
它是模糊集合理论中的重要工具，常用于描述概念的模糊性和不确定性。
常见的隶属度函数包括三角形隶属度函数、梯形隶属度函数、高斯隶属度函数等。
三角形隶属度函数通过一个三角形的边界来表示元素的隶属度，具有对称性和简单性。
梯形隶属度函数通过一个梯形的边界来表示元素的隶属度，可以更精确地描述元素的隶属度。
高斯隶属度函数使用高斯曲线来表示元素的隶属度，具有光滑性和非对称性。
隶属度函数的选择需要根据具体情况来确定，可以根据实际需求和数学模型来选择最合适的隶属度函数。
三、模糊集合与隶属度函数的应用模糊集合与隶属度函数在实际应用中具有广泛的应用价值。
它们被广泛应用于模糊控制、人工智能、模式识别、决策分析等领域。
在模糊控制中，模糊集合与隶属度函数用于描述输入与输出之间的模糊关系，通过定义模糊规则和模糊推理来实现对系统的控制。
在人工智能中，模糊集合与隶属度函数用于处理模糊和不完全信息，进行模糊推理和模糊分类。
在模式识别中，模糊集合与隶属度函数用于进行特征提取和模式匹配，提高系统对不确定性和噪声的适应能力。
在决策分析中，模糊集合与隶属度函数用于处理决策变量的不确定性和模糊性，提供决策的支持和评估。
8.3 隶属函数的确定
1 A(x)
1 1 (x 5)2 5
1 A(x)
1 1 (x 5)2 10
借用已有的客观尺度
论域 设备 产品 家庭
模糊集 设备完好 质量稳定 贫困家庭
隶属度 设备完好率
正品率 Engel系数
④ ☆随着n的增加，隶属频率趋于稳定
指派法Biblioteka 隶属函数类型举例一般表达
偏大型 偏小型 居中型
大、热、年老
A(x)
0f (,x)
x , x
a a
小、冷、年轻 中、暖、中年
A(x)
1f (, x)
,
x x
a a
A(x) f0(,x),
xa x [a,b]
0, x b
模糊数学
之隶属函数的确定
模糊统计法 指派法 借用已有的客观尺度
模糊统计法
模 糊 统 计 法 ： 以 确 定 “青年人” 的隶属函数为 例 ① ☆以人的年龄作为论域U，调查n个人选
☆请他们认真考虑“青年人”的含义后 ②，
提出自己认为的最合适的年龄区间 ☆对于确定年龄（如27），若n个人选中，
③ 有m个人的年龄区间覆盖27，则称m/n 为27对 于 “青年人” 的 隶 属 频 率
例1 参数确定 试确定A = “年 轻 人 ” 的隶属 函数.
指派法选择偏小型柯西分布
1,
x a
A(x) 1,x(a1x a)
a 20, 2,A(30) 0.5
1/ 25
例2 函数修正 试确定A=“靠 近 5的 数 ” 的隶属 函数.
1 A(x)
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1.2 模糊统计
u 0 ，取 设U=[0，100] 人”的隶属度。
例 2 以确定“青年人”的隶属函数来说明。
=27，求27岁对“青年
步骤： ① 取129位专家， 分别给出“青年 人”的年龄区间 段，如表1所示：
②统计区间覆盖 u 0 =27的次数，列成如下表2所示：
分别统计每个年龄段的隶属度，形成如下表3所示：
模糊数学
——隶属函数的确定
1.确定隶属函数的方法
1.1 1.2 1.3 1.4 直觉方法 模糊统计 模糊分布 其它方法
1.1 直觉方法
直觉的方法就是人们用自己对模糊概念的认 识和理解，或者人们对模糊概念的普遍认同来建立 隶属函数。这种方法通常用于描述人们熟知、有共 识的客观模糊现象，或用于难于采集数据的情形。
归纳起来，模糊统计试验方法的基本步骤是：
u o是否属于一个可变动的分明集合 A* ① 在每一次试验，要对论域中固定的元素u0 ( A*作为模糊集A的弹性疆域)作一个确切的判断；注意，在每一次试验下， A* 必须 是一个确定的清晰集合； u A* 在随机变动；如果在所作的n 次试验中， ② 在各次试验中， u0 o 是固定的，而A* u o属于A* 元素u0 u0 A* 的次数为m，则元素u o 对A 的隶属频率定义为：
例 1 考虑描述空气温度的模糊变量或“语言”变量，
我们取之为“很冷”、“冷”、“正好”、“热”和 “很热”，则凭借我们对“很冷”、“冷”、“凉 爽”、“适宜”和“热”这几个模糊概念的认知和理 解，规定这些模糊集的隶属函数曲线如图1 所示。
虽然直觉的方法非常简单，也很直观，但它却包含着对象的背 景、环境以及语义上的有关知识，也包含了对这些知识的语言学描 述。因此，对于同一个模糊概念，不同的背景、不同的人可能会建 立出不完全相同的隶属函数。例如，模糊集A = “很冷”的隶属函 数。不同性别、不同生活环境的人所得出的曲线是不同的。
uo 对A的隶属频率
当试验次数 n 足够大时，元素u0 u o的隶属频率总是稳定于某一数(大数定律)，这个 稳定的数即为元素u u0 o对A 的隶属度。
" uo A* "的次数m 实验的总次数 n
1.3 模糊分布
在客观事物中，最常见的是以实数R作论域的情形，通常把实 数集R 上模糊集的隶属函数称为模糊分布。当所讨论的客观模糊现 象的隶属函数与某种给定的模糊分布相类似时，即可选择这个模糊 分布作为所求的隶属函数，然后再通过先验知识或数据实验确定符 合实际的参数，从而得到具体的隶属函数。
其隶属函数曲线如图 10 所示：
例 4 考虑建立模糊概念“青年人”的隶属函数。根据
统计资料，作出“青年人”的隶属函数的大致曲线(可 参考例2的过程)。通过分析比较，发现其与岭形分布的 中间型十分相似，于是选择岭形分布的中间型作为 “青年人”的隶属函数。
2.4 其它方法
确定隶属函数的方法还有许多。例如，可以请教有 经验的专家或是工程技术人员直接用打分的方法，也 可以用推理的方法、最小模糊度法、二元对比排序法 等等，这里就不一一介绍了。
③根据表3的数据，可作出模糊集A =“青年人”的隶属函数 曲线如图5所示：
模糊统计试验方法可以比较客观地反映论域中元素相对于模糊 概念的隶属程度，也具有一定的理论基础，因而是一种常用的确定 隶属函数的方法。但需要指出的是，模糊统计与概率统计是有区别 的：概率统计可以理解为“变动的点”是否落在“不动的圈内”， 而模糊统计则可理解为“变动的圈”是否覆盖住“不动的点”。 如图3所示。
下面给出几种常见的模糊分布及其图形，以供参考选择。 1.3.1 矩形分布或半矩形分布，如图4所示：
1.3.2 梯形分布或半梯形分布，如图5所示：
1.3.3 高斯分分布，如图7所示：
例3
考虑建立模糊概念“年轻人”的隶属函数。根据统计 资料，作出“年轻人”的隶属函数的大致曲线(可参考例2的 过程)。通过分析比较，发现其与柯西分布的偏大型十分相似， 于是选择柯西分布的偏小型作为“年轻人”的隶属函数。 根据人们对“年轻人”这个概念的普遍认同知道：不足 25 岁是年轻人；选择参数：a = 25，α = 1/25，β = 2，于是得 到描述“年轻人”这个概念的具体的隶属函数为：