2.1.2 模糊集的运算
两个F集间的各种运算,实际上就是逐点对两个F集相应的隶属函数作运算。本书为了描述方便,采用符号“∀”表示“对任意”。
设A,B∈F(U),若∀u∈U,B(u)≤A(u),则称A包含B,或者称B包含于A,记为B⊆A;如果A⊆B且B⊆A,则称A与B相等,记作A=B。
定义2.2 设A,B∈F(U),分别称运算A∪B,A∩B为A与B的并集、交集。称Ac为A的补集,也称为余集。他们的隶属函数分别为
(A∪B)(u)=max(A(u),B(u)) (2.5)
(A∩B)(u)=min(A(u),B(u)) (2.6)
Ac(u)=1-A(u) (2.7)
约定:为方便,本书将两个F集的取大运算记做max[A(u),B(u)]=A(u)∨B(u),两个F集的取小运算记做min(A(u),B(u))=A(u)∧B(u)。
因为∀a,b∈[0,1],都有0≤a∨b≤1,0≤a∧b≤1,0≤1-a≤1,故对任意A,B∈F(U),有A∪B,A∩B,Ac∈F(U)。
图2.2 F集的交、并、补运算结果
一般地,F集A与B的并、交和余的计算(图2.2),按照论域U的有限和无限的不同,可以分为以下两种情况表示:
①设论域U={u1,u2,…,un},F集,F集
F(U),则有
②设论域U为无限集,F集,F集,则有
两个F集间的并、交运算可以推广到任意多个F集间的并、交运算。
推广:设At∈F(U),t∈T,T为指标集。对任意u∈U,有
其中sup和inf分别表示全体F集“取最大”和“取最小”运算。显然,。
设U表示论域,A,B,C∈F(U),有如下性质:
(1)幂等律A∪A=A,A∩A=A
(2)交换律A∪B=B∪A,A∩B=B∩A
(3)结合律(A∪B)∪C=A∪(B∪C),(A∩B)∩C=A∩(B∩C)
(4)吸收律(A∪B)∩A=A,(A∩B)∪A=A
(5)分配律(A∪B)∩C=(A∩C)∪(B∩C),(A∩B)∪C=(A∪C)∩(B∪C)
(6)0—1律A∪∅=A,A∩∅=∅,A∪U=U,A∩U=A
(7)复原律 (Ac)c=A
(8)对偶律(A∪B)c=Ac∩Bc,(A∩B)c=Ac∪Bc
证明:
此处仅证明对偶率(A∪B)c=Ac∩Bc,其余由读者自行完成。
∀u∈U,(A∪B)c(u)=1-(A∪B)(u)
=1-A(u)∨B(u)
=(1-A(u))∧(1-B(u))
=Ac(u)∧Bc(u)
=(Ac∩Bc)(u)
故(A∪B)c=Ac∩Bc。
例2.3 设论域U={u1,u2,u3,u4,u5},A=(0.2,0.5,0.8,0.7,0.2),B=(0.8,0.2, 1,0.4,0.3),计算A∪B,A∩B,Ac。
解:
A∪B=(0.2∨0.8,0.5∨0.2,0.8∨1,0.7∨0.4,0.2∨0.3)
=(0.8,0.5,1,0.7,0.3)
A∩B=(0.2∧0.8,0.5∧0.2,0.8∧1,0.7∧0.4,0.2∧0.3)
=(0.2,0.2,0.8,0.4,0.2)
Ac=(1-0.2,1-0.5,1-0.8,1-0.7,1-0.2)=(0.8,0.5,0.2,0.3,0.8)
例2.4 求例2.2中两个F集的交、并等运算,包括A∪B,A∩B,Ac。
解:
注意:例2.4中的u*表示两个隶属函数的交点。