扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率

扩张原理

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射

如上,对于非模糊集:

  • 我们可以通过一个映射 f f f x x x映射到 y y y上去
  • 如果 x 1 x_1 x1 x 2 x_2 x2都映射到 y y y,但是 x 1 x_1 x1不属于 X X X x 2 x_2 x2属于 X X X y y y属于 Y Y Y
  • 则依旧,有事实: μ f ( X ) ( y ) = 1 \mu_{f(X)} (y)=1 μf(X)(y)=1 μ A ( x 1 ) = 0 \mu_A (x_1)= 0 μA(x1)=0 μ A ( x 2 ) = 1 \mu_A (x_2)= 1 μA(x2)=1
  • 因此可以得到普通集合上的映射的隶属度函数关系 μ f ( A ) ( y ) = ∨ f ( x ) = y μ A ( x ) \mu_{f(A)}(y)=\vee_{f(x)=y}\mu_A (x) μf(A)(y)=f(x)=yμA(x)

所以我们推导出模糊集上的扩张原理

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_02

例题:扩张原理

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_03

如上,这是一个运算(映射)后,取原x隶属度上界的过程。

多元扩张原理

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_04

模糊数

凸模糊集

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_05

我的理解:取任一区间上的点,隶属度总是至少大于等于一个区间端点的隶属度。(没有向下凹陷的部分)

性质1:凸模糊集任意截集是一个区间

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_06

注意一个区间。

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_07

分析:

  • 这个性质直观来想很好理解:没有向下凹陷,则取截集,肯定是一个,不是多个(不会被向下凹陷分隔开)

性质2:凸模糊集并集是凸模糊集

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_08

如上,直接代入定义,验证公式即可。

模糊数定义与几何表示

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_09

注意:

  • 正则模糊集要求:最大隶属度要为1
  • 截集是闭区间
  • 模糊数是一个模糊集
  • 目前可以理解为模糊数与凸模糊集相同

区间数

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_10

上面的区间数运算律要注意:

  • 减法要反转被减数
  • 乘法取四个乘积的最小与最大
  • 除法变成乘法时,依旧要反转除数(为了保证是一个区间,左边小于等于右边)

证明:区间数运算服从次分配律

次分配律:即左边 A ( B + C ) A(B+C) A(B+C)属于右边 A B + A C AB + AC AB+AC的分配率。你可以如上图把左右都乘开,然后假设、讨论区间大小(包含关系);也可以从微观证明(与同学讨论,同学教我的办法)。

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_11

例题:区间数的运算

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_12

直接代入运算律就可以。用于检验是否有根,是一个神奇的应用,如果有深入的必要,可以在日后学习中探究区间数运算的原理。

模糊数的运算

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_13

如上,元素也要两两进行运算:

  • 元素合并时取交集
  • 合并后整理公式,取并集
  • 看例题就了然了

例题:模糊数的运算

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_14

可能性分布与模糊概率

随机性与可能性

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_15

这里,将可能性与随机性结合了起来。

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_16

可能性分布

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_17

如上,可能性分布就是隶属度。

模糊事件的概率

「管理数学基础」4.2 模糊数学:扩张原理、模糊数、可能性分布与模糊概率_映射_18

这里多少令人有些费解:

  • 本身是存在射击命中率的(每次射击是独立的)
  • 而对于“设了几次就射中目标”这件事,我们需要用模糊集 A ∼ A_\sim A描述这个“不几次”
  • 射了1次,当然属于“不几次”;设了2次,属于“不几次”的程度为0.9…设了5次及以上,当然不算是“不几次”,隶属度均为0。