- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРИИ НЕЧЁТКИХ МНОЖЕСТВ
- •1.1. НЕЧЁТКОЕ МНОЖЕСТВО
- •1.1.1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
- •1.1.2. СРАВНЕНИЕ НЕЧЁТКИХ МНОЖЕСТВ
- •1.1.3. СВОЙСТВА НЕЧЁТКИХ МНОЖЕСТВ
- •1.1.4. ОПЕРАЦИИ НАД НЕЧЁТКИМИ МНОЖЕСТВАМИ
- •1.1.5. АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ НАД НЕЧЁТКИМИ МНОЖЕСТВАМИ
- •1.2. РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ НЕЧЁТКИМИ МНОЖЕСТВАМИ
- •1.2.2. ЕВКЛИДОВО РАССТОЯНИЕ
- •1.2.3. РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ БЕСКОНЕЧНЫМИ СЧЁТНЫМИ НЕЧЁТКИМИ МНОЖЕСТВАМИ
- •1.2.4. РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ БЕСКОНЕЧНЫМИ НЕСЧЁТНЫМИ НЕЧЁТКИМИ МНОЖЕСТВАМИ
- •1.1.6. СВЯЗЬ С ТЕОРИЕЙ ВЕРОЯТНОСТЕЙ
- •1.2.5. ВЫБОР МЕРЫ РАССТОЯНИЯ
- •1.3. ИНДЕКСЫ НЕЧЁТКОСТИ
- •1.3.1. ПОНЯТИЕ ИНДЕКСА НЕЧЁТКОСТИ
- •1.3.2. ОБЫЧНОЕ МНОЖЕСТВО, БЛИЖАЙШЕЕ К НЕЧЁТКОМУ
- •1.3.3. ЛИНЕЙНЫЙ ИНДЕКС НЕЧЁТКОСТИ
- •1.3.4. КВАДРАТИЧНЫЙ ИНДЕКС НЕЧЁТКОСТИ
- •1.3.6. ВЕКТОРНЫЙ ИНДИКАТОР НЕЧЁТКОСТИ
- •1.4. ОЦЕНКА НЕЧЁТКОСТИ ЧЕРЕЗ ЭНТРОПИЮ
- •1.4.1. ПОНЯТИЕ ЭНТРОПИИ
- •1.4.2. ЭНТРОПИЯ ПО НЕЧЁТКОСТИ
- •1.4.3. ОСОБЕННОСТЬ ОЦЕНКИ НЕЧЁТКОСТИ ЧЕРЕЗ ЭНТРОПИЮ
- •1.5. ПРИНЦИП ОБОБЩЕНИЯ
- •1.5.1. КЛАССИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТОБРАЖЕНИЯ
- •1.5.2. ОБРАЗ НЕЧЁТКОГО МНОЖЕСТВА
- •2. НЕЧЁТКИЕ ОТНОШЕНИЯ
- •2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕЧЁТКОГО ОТНОШЕНИЯ
- •2.1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕЧЁТКОГО БИНАРНОГО ОТНОШЕНИЯ
- •2.1.2. НЕЧЁТКОЕ БИНАРНОЕ ОТНОШЕНИЕ «НАМНОГО БОЛЬШЕ»
- •2.1.3. НЕЧЁТКОЕ БИНАРНОЕ ОТНОШЕНИЕ «ДОСТАТОЧНО БЛИЗКО»
- •2.1.4. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ НЕЧЁТКОГО БИНАРНОГО ОТНОШЕНИЯ НЕЧЁТКИМ ГРАФОМ
- •2.1.5. НОСИТЕЛЬ НЕЧЁТКОГО БИНАРНОГО ОТНОШЕНИЯ
- •2.1.6. ВКЛЮЧЕНИЕ НЕЧЁТКОГО БИНАРНОГО ОТНОШЕНИЯ
- •2.2. ОПЕРАЦИИ НАД НЕЧЁТКИМИ ОТНОШЕНИЯМИ
- •2.2.1. ОБЪЕДИНЕНИЕ НЕЧЁТКИХ ОТНОШЕНИЙ
- •2.2.2. ПЕРЕСЕЧЕНИЕ НЕЧЁТКИХ ОТНОШЕНИЙ
- •2.2.3. АЛГЕБРАИЧЕСКОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ НЕЧЁТКИХ ОТНОШЕНИЙ
- •2.2.4. АЛГЕБРАИЧЕСКАЯ СУММА НЕЧЁТКИХ ОТНОШЕНИЙ
- •2.2.5. ДОПОЛНЕНИЕ НЕЧЁТКОГО ОТНОШЕНИЯ
- •2.2.6. ДИЗЪЮНКТИВНАЯ СУММА НЕЧЁТКИХ ОТНОШЕНИЙ
- •2.2.8. НОРМАЛЬНОЕ И СУБНОРМАЛЬНОЕ ОТНОШЕНИЯ
- •2.2.9. СЕПАРАБЕЛЬНОЕ ОТНОШЕНИЕ
- •2.2.10. КОМПОЗИЦИЯ ОТНОШЕНИЙ
- •2.2.11. ГРАФОВЫЙ ПОДХОД К КОМПОЗИЦИИ ОТНОШЕНИЙ
- •2.2.12. СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИИ ОТНОШЕНИЙ
- •2.2.13. (MAX-*)-КОМПОЗИЦИЯ
- •2.2.14. ОБЫЧНОЕ ПОДМНОЖЕСТВО НЕЧЁТКОГО ОТНОШЕНИЯ Α-УРОВНЯ
- •2.2.15. ТЕОРЕМА О ДЕКОМПОЗИЦИИ НЕЧЁТКОГО ОТНОШЕНИЯ
- •2.3. УСЛОВНЫЕ НЕЧЁТКИЕ МНОЖЕСТВА
- •2.4. НЕЧЁТКИЕ МНОЖЕСТВА, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ ДРУГ ДРУГА
- •2.5. НЕЧЁТКИЕ БИНАРНЫЕ ОТНОШЕНИЯ ВИДА X R X
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Суммой A + B нечётких множеств A и B называется нечёткое множество
с функцией принадлежности: |
|
μA+B (x) = μA(x) +μB (x) −μA(x)μB (x) . |
(1.15) |
Например, суммой нечётких множеств A = {(x1; 0,3), (x2; 0), |
(x3; 0,5), |
(x4; 0,2)} и B = {(x1; 0,4), (x2; 0,6), (x3; 0), (x4; 1)} является нечёткое множество A + B = {(x1; 0,58), (x2; 0,6), (x3; 0,5), (x4; 1)} (табл. 1.13).
|
|
|
|
|
Таблица 1.13 |
|
|
|
|
|
μA(x) μB (x) |
|
|
x X |
μA(x) |
μB (x) |
μA(x) +μB (x) |
μA+B (x) |
|
|
x1 |
0,3 |
0,4 |
0,7 |
0,12 |
0,58 |
|
x2 |
0 |
0,6 |
0,6 |
0 |
0,6 |
|
x3 |
0,5 |
0 |
0,5 |
0 |
0,5 |
|
x4 |
0,2 |
1 |
1,2 |
0,2 |
1 |
|
Дополнением A нечёткого множества A называется нечёткое множество
с функцией принадлежности: |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
μ |
|
(x) =1−μA(x) . |
(1.16) |
|||||
|
A |
|||||||||
Например, |
дополнением нечёткого множества A = {(x1; 0,3), (x2; 0), |
|||||||||
(x3; 0,5), (x4; 0,2)} является нечёткое множество |
|
|
= {(x1; 0,7), (x2; 1), (x3; 0,5), |
|||||||
A |
||||||||||
(x4; 0,8)} (табл. 1.14). |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
x X |
|
μA(x) |
|
μ |
|
(x) =1−μA(x) |
|
|||
A |
||||||||||
x1 |
|
0,3 |
|
|
|
0,7 |
|
|||
x2 |
|
0 |
|
|
|
1 |
|
|||
x3 |
|
0,5 |
|
|
|
0,5 |
|
|||
x4 |
|
0,2 |
|
|
|
0,8 |
|
|||
1.1.5. АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ НАД НЕЧЁТКИМИ МНОЖЕСТВАМИ
Пересечение. В общем виде операция пересечения нечётких множеств определяется следующим образом:
μA∩B (x) =T (μA(x), μB (x)) , |
(1.17) |
где T – это так называемая T-норма.
12
Ниже рассмотрим частные случаи реализации T-нормы:
1)μA∩B (x) = μA(x) μB (x)) = min(μA(x), μB (x)) .
Вданном случае пересечением нечётких множеств A = {(x1; 0,9), (x2; 1),
(x3; 0,5), (x4; 0)} и B = {(x1; 0,4), (x2; 0,6), (x3; 1), (x4; 0,3)} является нечёткое множество A ∩ B = {(x1; 0,4), (x2; 0,6), (x3; 0,5), (x4; 0)} (табл. 1.15).
|
|
|
Таблица 1.15 |
|
|
|
|
|
|
x X |
μA(x) |
μB (x) |
μA∩B (x) = min (μA(x), μB (x)) |
|
x1 |
0,9 |
0,4 |
0,4 |
|
x2 |
1 |
0,6 |
0,6 |
|
x3 |
0,5 |
1 |
0,5 |
|
x4 |
0 |
0,3 |
0 |
|
2)μA∩B (x) = μA(x)μB (x) .
Вданном случае пересечением нечётких множеств A = {(x1; 0,9), (x2; 1),
(x3; 0,5), (x4; 0)} и B = {(x1; 0,4), (x2; 0,6), (x3; 1), (x4; 0,3)} является нечёткое множество A ∩ B = {(x1; 0,36), (x2; 0,6), (x3; 0,5), (x4; 0)} (табл. 1.16).
|
|
|
Таблица 1.16 |
|
|
|
|
|
|
x X |
μA(x) |
μB (x) |
μA∩B (x) = μA(x) μB (x) |
|
x1 |
0,9 |
0,4 |
0,36 |
|
x2 |
1 |
0,6 |
0,6 |
|
x3 |
0,5 |
1 |
0,5 |
|
x4 |
0 |
0,3 |
0 |
|
3) μA∩B (x) = max (0, μA(x) + μB (x) −1) .
В данном случае пересечением нечётких множеств A = {(x1; 0,9), (x2; 1), (x3; 0,5), (x4; 0)} и B = {(x1; 0,4), (x2; 0,6), (x3; 1), (x4; 0,3)} является нечёткое множество A ∩ B = {(x1; 0,3), (x2; 0,6), (x3; 0,5), (x4; 0)} (табл. 1.17).
|
|
|
|
Таблица 1.17 |
|
|
|
|
|
|
|
x X |
μA(x) |
μB (x) |
μA(x) + μB (x) |
μA∩B (x) = max (0, μA(x) + μB (x) −1) |
|
x1 |
0,9 |
0,4 |
1,3 |
0,3 |
|
x2 |
1 |
0,6 |
1,6 |
0,6 |
|
x3 |
0,5 |
1 |
1,5 |
0,5 |
|
x4 |
0 |
0,3 |
0,3 |
0 |
|
13
μA(x), |
если μB (x) =1; |
|
если μA(x) =1; |
4) μA∩B (x) = μB (x), |
0, если μA(x) <1, μB (x) <1.
В данном случае пересечением нечётких множеств A = {(x1; 0,9), (x2; 1), (x3; 0,5), (x4; 0)} и B = {(x1; 0,4), (x2; 0,6), (x3; 1), (x4; 0,3)} является нечёткое множество A ∩ B = {(x1; 0), (x2; 0,6), (x3; 0,5), (x4; 0)} (табл. 1.18).
|
|
|
|
Таблица 1.18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
μA(x), |
если μB (x) =1; |
|
x X |
μA(x) |
μB (x) |
|
если μA(x) =1; |
|
μA∩B (x) = μB (x), |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0, если μA(x) <1, μB (x) <1 |
||
x1 |
0,9 |
0,4 |
|
0 |
|
x2 |
1 |
0,6 |
|
0,6 |
|
x3 |
0,5 |
1 |
|
0,5 |
|
x4 |
0 |
0,3 |
|
0 |
|
|
|
|
|
1 |
|
5) μA∩B (x) =1− min (1, [(1 −μA(x)) p + (1−μB (x)) p ] p ) для p ≥1.
Если p = 2, то пересечением нечётких множеств A = {(x1; 0,9), (x2; 1), (x3; 0,5), (x4; 0)} и B = {(x1; 0,4), (x2; 0,6), (x3; 1), (x4; 0,3)} является нечёткое множество A ∩ B = {(x1; 0,39), (x2; 0,6), (x3; 0,5), (x4; 0)} (табл. 1.19).
Таблица 1.19
x X |
μ |
A |
(x) |
μ |
B |
(x) |
1−μ |
A |
(x) |
1−μ |
B |
(x) |
[(1−μA(x)) |
2 |
+(1 |
−μB (x)) |
2 |
1 |
μ |
A∩B |
(x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
]2 |
|
|
||||||||
x1 |
|
0,9 |
|
0,4 |
0,1 |
0,6 |
|
0,61 |
|
|
|
|
0,39 |
||||||||
x2 |
|
1 |
|
0,6 |
0 |
|
0,4 |
|
|
0,4 |
|
|
|
|
0,6 |
||||||
x3 |
|
0,5 |
|
1 |
0,5 |
0 |
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
0,5 |
||||||
x4 |
|
0 |
|
0,3 |
1 |
|
0,7 |
|
1,22 |
|
|
|
|
0 |
|
||||||
Объединение. В общем виде операция объединения нечётких множеств определяется следующим образом:
μA B (x) = S (μA(x), μB (x)), |
(1.18) |
где S – это так называемая S-норма или, что одно и то же, T-конорма. Ниже рассмотрим частные случаи реализации S-нормы:
1) μA B (x) = μA(x) μB (x)) = max(μA(x), μB (x)).
14
В данном случае объединением нечётких множеств A = {(x1; 0,9), (x2; 1), (x3; 0,5), (x4; 0)} и B = {(x1; 0,4), (x2; 0,6), (x3; 1), (x4; 0,3)} является нечёткое множество A B = {(x1; 0,9), (x2; 1), (x3; 1), (x4; 0,3)} (табл. 1.20).
|
|
|
Таблица 1.20 |
|
|
|
|
x X |
μA(x) |
μB (x) |
μA B (x) = max (μA(x), μB (x)) |
x1 |
0,9 |
0,4 |
0,9 |
x2 |
1 |
0,6 |
1 |
x3 |
0,5 |
1 |
1 |
x4 |
0 |
0,3 |
0,3 |
2) μA B (x) = μA(x) +μB (x) −μA(x) μB (x) .
В данном случае объединением нечётких множеств A = {(x1; 0,9), (x2; 1), (x3; 0,5), (x4; 0)} и B = {(x1; 0,4), (x2; 0,6), (x3; 1), (x4; 0,3)} является нечёткое множество A B = {(x1; 0,94), (x2; 1), (x3; 1), (x4; 0,3)} (табл. 1.21).
|
|
|
|
|
Таблица 1.21 |
|
|
|
|
|
|
x X |
μA(x) |
μB (x) |
μA(x) +μB (x) |
μA(x)μB (x) |
μA B (x) |
x1 |
0,9 |
0,4 |
1,3 |
0,36 |
0,94 |
x2 |
1 |
0,6 |
1,6 |
0,6 |
1 |
x3 |
0,5 |
1 |
1,5 |
0,5 |
1 |
x4 |
0 |
0,3 |
0,3 |
0 |
0,3 |
3) μA B (x) = min (1, μA(x) + μB (x)) .
В данном случае объединением нечётких множеств A = {(x1; 0,9), (x2; 1), (x3; 0,5), (x4; 0)} и B = {(x1; 0,4), (x2; 0,6), (x3; 1), (x4; 0,3)} является нечёткое множество A B = {(x1; 1), (x2; 1), (x3; 1), (x4; 0,3)} (табл. 1.22).
|
|
|
|
Таблица 1.22 |
|
|
|
|
|
x X |
μA(x) |
μB (x) |
μA(x) + μB (x) |
μA B (x) = min (1, μA(x) + μB (x)) |
x1 |
0,9 |
0,4 |
1,3 |
1 |
x2 |
1 |
0,6 |
1,6 |
1 |
x3 |
0,5 |
1 |
1,5 |
1 |
x4 |
0 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
15
