模糊综合评价方法(共48页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录 22455880124专心-专注-专业摘 要 模糊综合评价法是数学模型案例研究中的重要方法之一,它在我们日常学习和生活的各个方面有着广泛的应用。在介绍模糊数学基本概念的基础上,研究了模糊综合评价理论及相关的实例;针对实际问题建立的三个数学模型案例,采用了模糊综合评价方法对模型进行分析求解,所探讨的案例涉及到生产、生活以及学习等方面,具有一定的代表性,同时能够较深刻的反映模糊综合评价方法的具体应用情况;以结论的形式说明了采用该方法能较好地解决模糊的、难以量化的问题,且适合各种非确定性问题的解决。关键词: 模糊综合评价;数学模型;非确定性;应用AbstractFu
2、zzy comprehensive evaluation method is one of the important ways in studying mathematical model , it has a wide range of applications in all aspects of our daily learning and life. On the basis of the introduces for the basic concept of fuzzy mathematics, fuzzy comprehensive evaluation theory and re
3、lated examples are researched; in view of the three mathematical model cases based on actual problems, we use the fuzzy comprehensive evaluation method to model analysis and solution, these cases refer to production, life and learning, etc, not only has a certain representative, but has a deep refle
4、ct on the the specific application of fuzzy comprehensive evaluation method; in the form of the conclusion we specify that the method can well solve the problems vague and hard to measure, and suitable for all kinds of uncertainty to the solution of the problem. Key words: fuzzy comprehensive evalua
5、tion;mathematical model;uncertainty;application第1章 绪 论在生产实践、科学实践以及日常生活中,人们经常会遇到模糊概念(或现象),各学科领域对于这些模糊概念有关的实际问题往往都需要给出定量的分析。从众多的单一模糊评价中获得对某个或某类对象的整体评价,称为模糊综合评价,例如对学生素质的高低、教学质量好坏等,需给出一个公正客观的评价,这就需要利用模糊综合评价方法来解决。由于在综合评价的实践中,待评价对象或多或少都具有一定的模糊性,因此,模糊综合评价方法成为目前多指标综合评价实践中应用最广泛的方法之一。模糊综合评价是一种基于主观信息的综合评价方法。实践
6、证明,综合评价结果的可靠性和准确性依赖于合理选取因素、因素的权重分配和综合评价的合成算子等。所以,无论如何,都必须根据具体综合评价问题的目的、要求及其特点,从中选取合适的评价模型和算法,使所做的评价更加客观、科学和有针对性。模糊综合评价应用的关键在于模糊综合评判矩阵的建立,它是由单因素评判向量所构成的。同时要注意评判指标的属性,合理选择隶属函数。进行综合评价时,要根据问题的实际情况,选择恰当的模型来进行计算。论文在扼要概括了模糊数学的基本概念的同时,通过三个模糊综合评价方法的数学模型案例,来研究模糊综合评价方法在生活领域的应用及其起到的作用。模糊综合评价方法在实际应用中几乎涉及到国民经济的各个
7、领域及部门,农业、林业、气象、环境、地质勘探、医学、经济管理等方面都有模糊数学的广泛而又成功的应用。第2章 模糊数学的基本概念及模糊综合评价方法2.1 模糊数学的基本概念2.1.1 模糊集与隶属函数1.模糊集与隶属函数一般来说,我们对通常集合的概念并不陌生,如果将所讨论的对象限制在一定的范围内,并记所讨论的对象全体构成的集合为,则称之为论域(或称为全域、全集、空间、话题)。如果是论域,则的所有自己组成的集合为的幂集,记作,在此,总是假设问题的论域是非空的。为了与模糊集相区别,在这里称通常的集合为普通集。对于论域U的每一个元素和某一个子集,有,或,二者有且仅有一个成立。于是,对于子集定义映射,即
8、 则称之为集合的特征函数,集合可以由特征函数唯一确定。所谓论域U上的模糊集是指:对任意总以某个程度属于,而不能用或描述。若将普通集的特征函数的概念推广到模糊上,即得到模糊集的隶属函数。定义2.1 设U是一个论域,如果给定了一个映射 则就确定了一个模糊集,其映射称为模糊集的隶属函数,称为对模糊集的隶属度。2.模糊集的表示方法当论域为有限集时,若是上的任一个模糊集,其隶属度为,通常有如下三种表示方法:1) Zadeh表示法这里“”不是分数,“+”也不表示求和,只是符号,它表示点对模糊集得分隶属度是。在论域中,的元素集合为的台,又称为模糊集合的支集。2) 序偶表示法。将论域中的元素与其隶属度构成序偶
9、来表示。此种表示方法隶属度为0的项可不写入。3) 向量表示法在向量表示法中,隶属度为0的项不能省略。3.模糊集的运算模糊集与普通集有相同的运算和相应的运算规律。定义2.2 设模糊集,其隶属函数为。1) 若对任意,有,则称包含,记;2) 若,且,则称与相等,记为。定义2.3 设模糊集,其隶属函数为,则称和为与的并集和交集;称为的补集或余集。它们的隶属函数分别为其中,“”,“”分别表示取大运算和取小运算,称其为Zadeh算子。并且,并和交运算可以直接推广到任意有限的情况,同时也满足普通集的交换律、结合律、分配率等运算。2.1.2 模糊聚类分析1.相关定义定理介绍定义2.4 设,则称为模糊矩阵。当只
10、取0或1时,称为布尔矩阵。定义2.5 设为模糊矩阵,称为的截矩阵。其中, 定义2.6 设是阶模糊方阵,是阶单位方阵,若满足(1) 自反性:(2) 对称性:(3) 传递性:则称为模糊等价矩阵。定义2.7 设是阶模糊方阵, 是阶单位方阵,若满足(1) 自反性:(2) 对称性: 则称为模糊相似矩阵。定义2.8 设,称为与的合成,其中,定理2.1 设是阶模糊等价矩阵,则,所决定的分类中的每一个类是所决定的分类中的某个子集。定理 2.2 设是阶模糊相似矩阵,则存在最小的一个自然数,使得为模糊等价矩阵。且对一切大于的自然数,恒有称为的传递闭包矩阵.2.2 模糊综合评价2.2.1理论介绍模糊综合评价通常包括
11、以下三个反面:设与被评价事物相关因素有个,记为,称之为因素集。又设所有可能出现的评语有个,记为,称之为评判集。由于各种因素所处地位不同,作用也不一样,通常考虑用权重来衡量,记为。1. 评判步骤进行模糊综合评价通常按以下步骤进行:(1) 确定因素集(2) 确定评判集(3) 进行单因素评判得(4) 构造综合评判矩阵:(5) 综合评判:对于权重,计算,并根据最大隶属度原则作出评判。2. 算子的定义在进行综合评判时,根据算子的不同定义,可以得到不同的模型。1) 模型:主因素决定性运算法则为。该模型评判结果只取决于在总评判中起主要作用的那个因素,其余因素均不影响评判结果。比较适用于单项评判最优就能认为综
12、合评判最优的情形。2) 模型:主因素突出型运算法则为。该模型与模型比较相近。但比模型精细些,不仅突出了主要因素,也兼顾了其他因素,比较适用于模型失效,即不可区别而需要加细时的情形。3) 模型:加权平均型运算法则为。该模型依权重大小对所有因素均衡兼顾,比较适用于要求总和最大的情形。4) 模型:取小上界和型运算法则为。使用该模型时,需要注意的是:各个不能取得偏大,否则可能出现均等于1的情形;各个因为不能取得太小,否则可能出现均等于各个之和的情形,这将使单因素评判得有关信息丢失。5) 模型:均衡平均型运算法则为,其中。该模型适用于综合评判矩阵中的元素偏大或偏小时的情形。2.2.2案例分析例21 考虑
13、一个服装评判的问题,为此建立因素集,其中表示花色,表示式样,表示耐穿程度,表示价格。建立评判集,其中表示很受欢迎,表示较受欢迎,表示不太受欢迎,表示不欢迎。进行单因素评判的结果如下:, , 设有两类顾客,他们根据自己的喜好对各因素所分配的权重分别为 试分析这两类顾客对此服装的喜欢程度。分析 有单因素评判构造综合评判矩阵:用模型计算综合评判为, 根据最大隶属度原则知,第一类顾客对此服装不太欢迎,第二类顾客对此服装则比较欢迎。第3章 模糊综合评价在实际问题中的应用3.1 三好学生模糊综合评选三好学生评选工作是一件复杂的事情,如何建立科学的评选指标体系,如何使评选工作公平、公正、合理和透明是高等院校
14、学生工作一直探索的问题。目前在许多高校中,对于三好学生的评选,或者仅仅根据学生的学习成绩来确定,或者先确定平均学分成绩的最低限制线,在对线上的同学有班上同学投票决定。运用模糊数学建立三好学生的综合评选模型,为高等院校评选三好学生提供了一种合理可行的方法。模型假设 三好学生评选涉及对学生的“德、智、体”三个方面进行综合评价,三好学生评选指标体系主要是由思想道德水平、知识能力水平、文体能力水平等组成(见表3-1)。 表3-1 三好学生评选指标体系三好学生评选指标体系一级指标二级指标三级指标思 想道 德水 平社会责任感学习目的,进取精神,对待校内不良现象政治理论水平思想政治态度,理论课的学习集体观念
15、参加集体活动,集体荣誉感,集体协作文明行为尊敬师长,团结友爱,诚实谦虚遵纪守法遵守校纪校规,遵守公共秩序和交通规则勤俭节约热爱劳动,爱护公物,生活节俭,自我管理知 识 能 力水 平学习态度刻苦勤奋,上课出勤率,作业完成情况基础知识学习成绩(换算成平均学分成绩)基本能力自学能力,计算机能力,外语能力创造能力科研能力,创新精神,学术竞赛获奖文 体能 力水 平文体成绩体育课成绩,文体特长身体素质大学生体育达标情况,该学年病假次数课外活动参加文体、体育活动及获奖情况,课外锻炼 考虑到评选指标的科学性,客观性、可操作性,下面采用专家调查法来确定各指标的权重。具体方法如下:1. 设计每一级各指标权重的调查
16、表(见表3-2)。2. 请有经验的专家填写调查表,5个评语等级为很重要、重要、一般、不重要、最不重要,对应的分值分别为9,7,5,3,1记为 3. 统计出对该级(不妨设该级指标层共有p个指标)第j个指标评价为i个等级的专家人数。4. 计算出该级指标层各指标的权重向量,其中表3-2 三号学生综合评选一级指标权重调查表一 级指 标评价等级很重要 重要一般不重要不很重要思想道德水平知识能力水平文体能力水平模型建立第一级指标集为,相应的权重向量为第二级指标集为,,相应的权重向量为第三级指标集为,,相应的权重向量为 评语集是以对评价对象可能做出的各种评价结果为元素所组成的集合,用表示:,其中表示对指标因
17、素的第种评价结果。现取,评语集为=(优秀,良好,较好,一般,差) 单因素评判是对评价对象的各个评判因素(即评价指标)单独地进行评判,得出评价对象在单因素中各个评判等级的隶属度。具体做法是:1.由班主任(或辅导员)组织学生对评价对象进行评价,即由每个评判者对象认定一个最合适的评语。参与评价的学生至少应包括各班班长、各班团支书、年纪学生党员和本班全体同学,同时也应有一定比例的年纪其他班同学,使之具有一定的代表性和广泛性。2.统计评价结果中的每一个评价指标上的各个评语所占的人数比例,得到该评价指标的模糊集。3.由同一层评价指标的模糊集,得到评价指标的隶属矩阵。一般地,从到评语集的模糊评价矩阵为 其中
18、,表示指标对于第级评语的隶属度。的求法为:若对指标有个人判其为评语,个人判其为评语,个人判其为评语,则。模糊矩阵的运算法则为,其中为权重向量,为模糊矩阵,为隶属向量,算子“”为广义模糊合成算子,根据不同的实际情况和评判者强调的重点有不同的取法。常见的有以下四种类型:主因素决定性 (“”=(,):主因素突出性 (“”=(, ):不均衡平均型 (“”=(,):加权平均型 (“”=(+, )其中,“”为max,“”为min,“”为有界和,“+”为实数普通加法,“ ”为实数普通乘法。考虑到三好学生的评选应充分体现所有参与评价者的意见,用加权平均型算法,即取“”=(+, ),则等同于普通矩阵的运算法则。
19、 先对第三级指标的评价矩阵坐模糊矩阵运算,得到指标对评语集的隶属向量,记再对二级指标的评价矩阵坐模糊矩阵运算,得到指标对评价集的隶属向量,记然后,对进行模糊矩阵运算,即得到第一层指标对于评语集的隶属向量,即将做归一化处理,得,其中即为目标层指标对于评语集的隶属向量。其中分别表示对于评语的隶属度。为了对评价对象进行比较,可用等级分数矩阵来计算出一个综合评价值。等级分数矩阵是由每一级评语赋予一个反应该级评语重要程度的权值所组成,即,将模糊评判结果与等级分数矩阵的转置矩阵相乘(按普通矩阵运算法则进行运算),即得综合评判值。按照对评选对象进行排序,择优即可得出三好学生。如某学生的学习目的的评价结果为:
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