模糊数学论文1000字

数学小论文一 关于“0” 0，可以说是人类最早接触的数了。我们祖先开始只认识没有和有，其中的没有便是0了，那么0是不是没有呢？记得小学里老师曾经说过“任何数减去它本身即等于0，0就表示没有数量。”这样说显然是不正确的。我们都知道，温度计上的0摄氏度表示水的冰点（即一个标准大气压下的冰水混合物的温度），其中的0便是水的固态和液态的区分点。而且在汉字里，0作为零表示的意思就更多了，如：1）零碎；小数目的。2）不够一定单位的数量……至此，我们知道了“没有数量是0，但0不仅仅表示没有数量，还表示固态和液态水的区分点等等。” “任何数除以0即为没有意义。”这是小学至中学老师仍在说的一句关于0的“定论”，当时的除法（小学时）就是将一份分成若干份，求每份有多少。一个整体无法分成0份，即“没有意义”。后来我才了解到a/0中的0可以表示以零为极限的变量（一个变量在变化过程中其绝对值永远小于任意小的已定正数），应等于无穷大（一个变量在变化过程中其绝对值永远大于任意大的已定正数）。从中得到关于0的又一个定理“以零为极限的变量，叫做无穷小”。“105、203房间、2003年”中，虽都有0的出现，粗“看”差不多；彼此意思却不同。105、2003年中的0指数的空位，不可删去。203房间中的0是分隔“楼（2）”与“房门号（3）”的（即表示二楼八号房），可删去。0还表示…… 爱因斯坦曾说：“要探究一个人或者一切生物存在的意义和目的，宏观上看来，我始终认为是荒唐的。”我想研究一切“存在”的数字，不如先了解0这个“不存在”的数，不至于成为爱因斯坦说的“荒唐”的人。作为一个中学生，我的能力毕竟是有限的，对0的认识还不够透彻，今后望（包括行动）能在“知识的海洋”中发现“我的新大陆”。 数学小论文二 各门科学的数学化 数学究竟是什么呢？我们说，数学是研究现实世界空间形式和数量关系的一门科学．它在现代生活和现代生产中的应用非常广泛，是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具． 同其他科学一样，数学有着它的过去、现在和未来．我们认识它的过去，就是为了了解它的现在和未来．近代数学的发展异常迅速，近30多年来，数学新的理论已经超过了18、19世纪的理论的总和．预计未来的数学成就每“翻一番”要不了10年．所以在认识了数学的过去以后，大致领略一下数学的现在和未来，是很有好处的． 现代数学发展的一个明显趋势，就是各门科学都在经历着数学化的过程． 例如物理学，人们早就知道它与数学密不可分．在高等学校里，数学系的学生要学普通物理，物理系的学生要学高等数学，这也是尽人皆知的事实了． 又如化学，要用数学来定量研究化学反应．把参加反应的物质的浓度、温度等作为变量，用方程表示它们的变化规律，通过方程的“稳定解”来研究化学反应．这里不仅要应用基础数学，而且要应用“前沿上的”、“发展中的”数学． 再如生物学方面，要研究心脏跳动、血液循环、脉搏等周期性的运动．这种运动可以用方程组表示出来，通过寻求方程组的“周期解”，研究这种解的出现和保持，来掌握上述生物界的现象．这说明近年来生物学已经从定性研究发展到定量研究，也是要应用“发展中的”数学．这使得生物学获得了重大的成就． 谈到人口学，只用加减乘除是不够的．我们谈到人口增长，常说每年出生率多少，死亡率多少，那么是否从出生率减去死亡率，就是每年的人口增长率呢？不是的．事实上，人是不断地出生的，出生的多少又跟原来的基数有关系；死亡也是这样．这种情况在现代数学中叫做“动态”的，它不能只用简单的加减乘除来处理，而要用复杂的“微分方程”来描述．研究这样的问题，离不开方程、数据、函数曲线、计算机等，最后才能说清楚每家只生一个孩子如何，只生两个孩子又如何等等． 还有水利方面，要考虑海上风暴、水源污染、港口设计等，也是用方程描述这些问题再把数据放进计算机，求出它们的解来，然后与实际观察的结果对比验证，进而为实际服务．这里要用到很高深的数学． 谈到考试，同学们往往认为这是用来检查学生的学习质量的．其实考试手段（口试、笔试等等）以及试卷本身也是有质量高低之分的．现代的教育统计学、教育测量学，就是通过效度、难度、区分度、信度等数量指标来检测考试的质量．只有质量合格的考试才能有效地检测学生的学习质量． 至于文艺、体育，也无一不用到数学．我们从中央电视台的文艺大奖赛节目中看到，给一位演员计分时，往往先“去掉一个最高分”，再“去掉一个最低分”．然后就剩下的分数计算平均分，作为这位演员的得分．从统计学来说，“最高分”、“最低分”的可信度最低，因此把它们去掉．这一切都包含着数学道理． 我国著名的数学家关肇直先生说：“数学的发明创造有种种，我认为至少有三种：一种是解决了经典的难题，这是一种很了不起的工作；一种是提出新概念、新方法、新理论，其实在历史上起更大作用的、历史上著名的正是这种人；还有一种就是把原来的理论用在崭新的领域，这是从应用的角度有一个很大的发明创造．”我们在这里所说的，正是第三种发明创造．“这里繁花似锦，美不胜收，把数学和其他各门科学发展成综合科学的前程无限灿烂．” 正如华罗庚先生在1959年5月所说的，近100年来，数学发展突飞猛进，我们可以毫不夸张地用“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁等各个方面，无处不有数学”来概括数学的广泛应用．可以预见，科学越进步，应用数学的范围也就越大．一切科学研究在原则上都可以用数学来解决有关的问题．可以断言：只有现在还不会应用数学的部门，却绝对找不到原则上不能应用数学的领域． 数学小论文三 数学是什么 什么是数学？有人说：“数学，不就是数的学问吗？” 这样的说法可不对。因为数学不光研究“数”，也研究“形”，大家都很熟悉的三角形、正方形，也都是数学研究的对象。 历史上，关于什么是数学的说法更是五花八门。有人说，数学就是关联；也有人说，数学就是逻辑，“逻辑是数学的青年时代，数学是逻辑的壮年时代。” 那么，究竟什么是数学呢？ 伟大的革命导师恩格斯，站在辩证唯物主义的理论高度，通过深刻分析数学的起源和本质，精辟地作出了一系列科学的论断。恩格斯指出：“数学是数量的科学”，“纯数学的对象是现实世界的空间形式和数量关系”。根据恩格斯的观点，较确切的说法就是：数学——研究现实世界的数量关系和空间形式的科学。 数学可以分成两大类，一类叫纯粹数学，一类叫应用 数学。 纯粹数学也叫基础数学，专门研究数学本身的内部规律。中小学课本里介绍的代数、几何、微积分、概率论知识，都属于纯粹数学。纯粹数学的一个显著特点，就是暂时撇开具体内容，以纯粹形式研究事物的数量关系和空间形式。例如研究梯形的面积计算公式，至于它是梯形稻田的面积，还是梯形机械零件的面积，都无关紧要，大家关心的只是蕴含在这种几何图形中的数量关系。 应用数学则是一个庞大的系统，有人说，它是我们的全部知识中，凡是能用数学语言来表示的那一部分。应用数学着限于说明自然现象，解决实际问题，是纯粹数学与科学技术之间的桥梁。大家常说现在是信息社会，专门研究信息的“信息论”，就是应用数学中一门重要的分支学科， 数学有3个最显著的特征。 高度的抽象性是数学的显著特征之一。数学理论都算有非常抽象的形式，这种抽象是经过一系列的阶段形成的，所以大大超过了自然科学中的一般抽象，而且不仅概念是抽象的，连数学方法本身也是抽象的。例如，物理学家可以通过实验来证明自己的理论，而数学家则不能用实验的方法来证明定理，非得用逻辑推理和计算不可。现在，连数学中过去被认为是比较“直观”的几何学，也在朝着抽象的方向发展。根据公理化思想，几何图形不再是必须知道的内容，它是圆的也好，方的也好，都无关紧要，甚至用桌子、椅子和啤酒杯去代替点、线、面也未尝不可，只要它们满足结合关系、顺序关系、合同关系，具备有相容性、独立性和完备性，就能够构成一门几何学。 体系的严谨性是数学的另一个显著特征。数学思维的正确性表现在逻辑的严谨性上。早在2000多年前，数学家就从几个最基本的结论出发，运用逻辑推理的方法，将丰富的几何学知识整理成一门严密系统的理论，它像一根精美的逻辑链条，每一个环节都衔接得丝丝入扣。所以，数学一直被誉为是“精确科学的典范”。 广泛的应用性也是数学的一个显著特征。宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学。20世纪里，随着应用数学分支的大量涌现，数学已经渗透到几乎所有的科学部门。不仅物理学、化学等学科仍在广泛地享用数学的成果，连过去很少使用数学的生物学、语言学、历史学等等，也与数学结合形成了内容丰富的生物数学、数理经济学、数学心理学、数理语言学、数学历史学等边缘学科。 各门科学的“数学化”，是现代科学发展的一大趋势。记得采纳啊

模式识别§2-1模式识别及识别的直接方法在日常生活中生活中，经常需要进行各种判断、预测。如图象文字识别、故障（疾病）的诊断、矿藏情况的判断等，其特点就是在已知各种标准类型前提下，判断识别对象属于哪个类型的问题。这样的问题就是模式识别。一、模糊模式识别的一般步骤 模式识别的问题，在模糊数学形成之前就已经存在，传统的作法主要用统计方法或语言的方法进行识别。但在多数情况下，标准类型常可用模糊集表示，用模糊数学的方法进行识别是更为合理可行的，以模糊数学为基础的模式识别方法称为模糊模式识别。 模式识别主要包括三个步骤： 第一步：提取特征，首先需要从识别对象中提取与识别有关的特征，并度量这些特征，设 分别为每个特征的度量值，于是每个识别对象 就对应一个向量 ，这一步是识别的关键，特征提取不合理，会影响识别效果。 第二步：建立标准类型的隶属函数，标准类型通常是论域 的模糊集， 是识别对象的第 个特征。 第三步：建立识别判决准则，确定某些归属原则，以判定识别对象属于哪一个标准类型。常用的判决准则有最大隶属度原则（直接法）和择近原则（间接法）两种。 二、最大的隶属度原则 若标准类型是一些表示模糊概念的模糊集，待识别对象是论域中的某一元素（个体）时，往往由于识别对象不绝对地属于某类标准类型，因而隶属度不为1，这类问题人们常常是采用称为“最大隶属度原则”的方法加以识别，这种方法（以及下面的“阈值原则”）是处理个体识别问题的，称为直接法。 最大隶属度原则：设 是 个标准类型， ，若 则认为 相对隶属于 所代表的类型。例1 通货膨胀识别问题通货膨胀状态可分成五个类型:通货稳定;轻度通货膨胀;中度通货膨胀;重度通货膨胀;恶性通货膨胀.以上五个类型依次用 (非负实数域,下同)上的模糊集 表示,其隶属函数分别为:其中对 ,表示物价上涨 。问 时，分别相对隶属于哪种类型？解 ， ， ， ， 由最大隶属原则， 应相对隶属于 ，即当物价上涨 时，应视为轻度通货膨胀； ，应相对隶属于 ，即当物价上涨 时，应视为恶性通货膨胀。三、阈值原则 在使用最大隶属度原则进行识别中，还会出现以下两种情况，其一是有时待识别对象 关于模糊集 中每一个隶属程度都相对较低，这时说明模糊集合 对元素 不能识别；其二是有时待识别对象 关于模糊集 中若干个的隶属程度都相对较高，这时还可以缩小 的识别范围，关于这两种情况有如下阈值原则。阈值原则： 是 个标准类型， 为一阈值（置信水平）令 若 则不能识别，应查找原因另作分析。若d且有 ， … 则判决 相对地属于 例2 三角形识别问题我们把三角形分成等腰三角形 ,直角三角形 , 正三角形 ,非典型三角形 ,这四个标准类型,取定论域 这里 是三角形三个内角的度数，通过分析建立这四类三角形的隶属函数为：现给定， ， 对上述四个标准类型的隶属度为： 由于 关于 , 的隶属程度都相对高，故采用阈值原则，取 ，因 ， ，按阈值原则， 相对属于 ∩ ,即 可识别为等腰直角三角形。例3 癌细胞识别在癌细胞识别问题中细胞分成四个标准类型，即：癌细胞 ，重度核异质细胞 ，轻度核异质细胞 ，正常细胞 选取表征细胞状况的七个特征： 根据病理知识，反映细胞是否癌变的主要指标有以下六个，它们都是 上的模糊集： 上述 是适当选取的常数细胞识别中的几个标准类型分别定义为： 上述定义中的模糊集 的隶属函数为 。另两个模糊集 、 的隶属函数类似定义。给定待识别细胞 ，设 的核面积等七个特征值为 据此可算出 、 、 、 ，最后按最大隶属度原则识别。例4 冬季降雪量预报内蒙古丰镇地区流行三条谚语：（1）夏热冬雪大，（2）秋霜晚冬雪大，（3）秋分刮西北风冬雪大，现在根据三条谚语来预报丰镇地区冬季降雪量。为描述“夏热” 、秋霜晚 、秋分刮西北风 等概念，在气象现象中提取以下特征： ：当年6~7月平均气温 ：当年秋季初霜日期 ：当年秋分日的风向与正西方向的夹角。于是模糊集 （夏热）， （秋霜晚）、 （秋分刮西北风）的隶属函数可分别定义为： 其中 是丰镇地区若干年6、7月份气温的平均值， 为方差，实际预报时取 = = 其中 是若干年秋季初霜日的平均值， 是经验参数，实际预报时取 =17（即9月17日）， =10（即9月10日）。取论域 ，“冬雪大”可以表示为论域 上的模糊集 ，其隶属函数为： ∧ ∨ 采用阈值原则，取阈值 ，测定当年气候因子 。计算 ，若 则预报当年冬季“多雪”，否则预报“少雪”。用这一方法对丰镇1959~1970年间隔12年作了预报，除1965年以外均报对，历史拟合率为11/12。§2-2 贴近度与模式识别的间接方法 一、贴近度 表示两个模糊集接近程度的数量指标，称为贴近度，其严格的数学定义如下： 定义1 设映射 : 满足下列条件：(1) ， (2) ， (3) 若 满足 有 则称映射 为 上的贴近度，称 为 与 的贴近度。贴近度的具体形式较多，以下介绍几种常见的贴近度公式 （1） Hamming 贴近度 或 （2）Euclid贴近度 或 （3）格贴近度定义7 映射 ⊙ ，（或= ⊙ ）称为格贴近度，称 为 与 格贴近度。其中， (称为 与 的内积) ⊙ (称为 与 的外积)若 ，则 ⊙ 值得注意的是，这里的格贴近度是通过定义来规定的，事实上，格贴近度不满足定义1中(1)，即 ，但是，当 时，格贴近度满足定义1的(1)-(3)。另外格贴近度的计算很方便，且用于表示相同类型模糊度的贴近度比较有效，所以在实际应用中也常选用格贴近度来反映模糊集接近程度。还有许多贴近度，这里不在一一介绍。贴近度主要用于模糊识别等具体问题，以上介绍的贴近度表示式各有优劣，具体应用时，应根据问题的实际情况，选用合适的贴近度。 二、模式识别的间接方法——择近原则在模式识别问题中，各标准类型（模式）一般是某个论域 上的模糊集，用模式识别的直接方法（最大隶属度原则、阈值原则）解决问题时，其识别对象是论域 中的元素。另有一类识别问题，其识别对象也是 上的模糊集，这类问题可以用下面的择近原则来识别判决。择近原则：已知 个标准类型 、 、…、 ， 为待识别的对象， 上的贴近度，若 则认为 与 最贴近，判定 属于 一类。例5 岩石类型识别岩石按抗压强度可以分成五个标准类型：很差（ ）、差（ ）、较好（ ）、好（ ）、很好（ ）。它们都是 上的模糊集，其隶属函数如下（图2-1）0 200 400 600 900 1100 1800 2000图 2-1今有某种岩体，经实测得出其抗压强度为 上的模糊集 ，隶属函数为（图2-3）。 图 2-3 试问岩体 应属于哪一类。计算 与 的格贴近度，得： 按择近原则， 应属于 类，即 属于“较好”类（ 类）的岩石。例6 小麦亲本识别在小麦杂交育种过程中，亲本选择是关键。现有五种类型的小麦亲本，它们是： ：早熟型， ：矮杆型， ：大粒型， ：高肥丰产型， ：中肥丰产型。判断小麦亲本类型的主要依据是以下五种性状特征： ：抽穗期， ：株高， ：有效穗数， ：主穗粒数， ：百粒重。第 种类型亲本的第 个特征，是模糊集 ，这些模糊集除 （早熟型的抽穗期）与 （矮杆型的株高）外，其余都是中间型的正态分布模糊集。为简单计，将正态分布函数展开，取前两项作它的近似值，则有 于是 的隶属函数可表示为： 而 ， 的隶属函数取为偏小值型： 为确定隶属函数中的参数值，在熟知的标准类型中，每类型选出 个新本为样本，分别计算各样本的第 个特征的均值 及方差 ，取 以上参数值见表（2-1）表 2-1亲本参数性状 早熟 矮杆 大粒 高肥丰产 中肥丰产抽穗期 - 株高 - 有效穗数 主穗粒数 百粒重 现有一待识对象 ，它的第 个特征 是中间型正态分布模糊集，隶属函数可近似表示为： 。式中参数值见表（2-2）表 2-2特性参数 抽穗期 株高 有效穗数 主穗粒数 百粒重 4 70 计算识别对象 的第 个特征与第 种标准类型对应特征 的格贴近度 并定义第 种标准类型 与识别对象 的贴近度为： 计算结果列于表（2-3）表 2-3 早熟（ ）矮杆（ ）大粒（ ）高肥（ ）中肥（ ） ( ， ) ( ， ) ( ， ) ( ， ) ( ， ) ( ， ) 表（2-3）的最后一行为 与各标准类型的贴近度。由于 与 的贴近度最高（），故判定识别对象 为 代表的类型，即 为中肥丰产类型的亲本。例7 遥感土地复盖类型分类遥感是根据不同的地物对电磁波谱有不同的响应这一原理，来识别土地复盖的类型。空间遥感的一个象元相当于地面公倾地物的综合。遥感图象识别分类中，要涉及不少模糊概念，例如，“以红松为主的针叶林”就是一个没有明确界线的模糊概念。这是遥感本身的特性决定的。因此用模糊数学的方法对遥感图象进行识别分类应该是行之有效的方法。美国爱达荷大学 教授指出，国际上当以水体、沙地、森林、城镇、作物、干草作为分类单位（即标准类型）时，空间遥感的分类精度可达甚至更高。但当分类单位深入到更小的土地复盖单元时，精度就不理想了。现在将分类单位细分阶段为以下五种标准类型： ：公路， ：村庄农田， ：红松为主的针叶林， ：阔、针混交林， ：白桦林。对于多波段遥感技术，假设采用 个波段，则每一地物对应一个 维数据向量 。1975年1月22日美国发射LandSat-2，提供了MSS-4，5，6，7这四个波段的数据，故有 。取论域 其中 分别为象元对应于MSS-4，5，6，7各波段的光谱强度。于是五种标准类型 可表为 上的模糊集。由于各波段光谱强度是正态分布模糊集，故第 个标准类型的（ +3）波段光谱强度的隶属函数为： 定义第 种标准类型 为： 因而 其中 为若干个第 种类型第（ +3）个波段光谱强度的均值， 为方差，东北凉水林场的这些参数值见表（2-4）表 2-4标准类型 MSS-4 MSS-5 MSS-6 17 45 设 为识别对象，定义 与 的贴近度为： （1）其中 = ⊙ （2）表 2-5类型N识别对象 max 判别 结果 效果 正确 正确 正确 正确 正确按 及 ⊙ （3-26）（这里 与 是 的均值与方差）。现有东北凉水林场空间遥感象元（待识别对象）五个，按（1）与（2）计算它们与五个标准类型的贴近度，计算结果在表（2-5）按择近原则进行识别判决，准确率100%。例8 雷达识别现有 个雷达类，每个雷达类可用发射频率、脉冲重复频率、脉冲宽度等特征来刻画，假设共有 个特征，第 类雷达的第 个特征可以取 个值。由于保密的需要及信号环境的日益复杂，这些特征及其取值都带有一定的模糊性。设第 类 雷达的 个特征为 类雷达的第 个特征 取值为 ，其隶属函数为中间型柯西分布，即 设 为待识别对象，它的 个特征为 的第 个特征 的隶属函数也取中间型柯西分布： 采用格贴近度，令 则 为识别对象 的第 个特征与 类雷达第 个特征贴近程度的度量。一般情况可令 （ 是各 的加权平均值，权系数 表示 个特征的重要性程度） 可作为识别对象 与第 类雷达总贴近的度量。根据 的大小可判定 属于何类雷达，但是，由于权系数 的确定有一定的模糊性， 及 的隶属函数的确定带有一定的主观性，从而导致贴近度 有一定的模糊性。因此对 及 进行模糊化处理，设 这里 ， 都是 模糊数（见第五章），取 。令 的隶属函数为 则 为识别对象 与第 类雷达的贴近程度的模糊测度。为得到 所属雷达类别的确切判决，类似于阈值法则，给定水平值 ，令 若 且 唯一，则判定 为 类雷达；若 且 ，则判定 为 类雷达。用上述方法（将权系数及贴近度模糊化），经上千次仿真试验，比传统的贴近度及线性加弘平均法，误判率有所下降。第三章 模糊规划§3-1 模糊极值一、有界函数的模糊极值设 （ 为实数集） 是有界函数，求函数 的普通极值问题是求 使 满足上式的 为 在 上的最大值点， 为最大值，最大值点不一定唯一. 设 的一切最大值点的集合为 称 为 的优越集.当 时，函数在 处取到最大值 ， 使 达到最优.当 时， 虽不是最大值，但对不同的 ， 与最大值的差异有所不同,也就是说，对于不属于 的 ，它们的“优越性”程度有所不同，为了反映 中各点不同的优越程度，将优越集 模糊化，并利用它将极值模糊化.定义1设 是有界函数，定义 的隶属函数为 ( ) 称 为 的无条件模糊优越集称 的 的无条件模糊极大值.这里 ，它的求属函数按扩张原理为 (约定 )注 (1)当 为 的极大点，即 时 ，当 为 的极小点，即 时 , 充分必要条件是 (2)当 时， 当 时， 当 时， 因此, 反映了在模糊意义下, 对 的模糊数大值的求属程度.例1 设 ， ,定义 , , , ,则 , 并且 于是 又 故 的无条件模糊极小集 定义为 的无条件极大集，显然有 且有， ,所有极小集 是极大集 的余集.二、模糊约束下有界函数的模糊极值设： 是有界函数， ，考虑 在 约束下的最大值问题，这是一个模糊规划问题，求解这个问题意味着既要最大限度地满足约束，又要最大限度地达到理想目标，为此定义如下：定义2 设目标函数 是有界函数， 是模糊约束，令 这里的 是定义1中 的无条件模糊优越集，称 为 在 约束下的条件模糊优越集，称 为 在 约束下的条件模糊极大值.它们的求属函数分别为：求解目标函数 在模糊约束 下的条件极大值有如下三个步骤： (1)求无条件模糊优越集 (2)求条件模糊优越集 (3)求条件最佳决策，即选择 ,使 就是所求的条件极大点， 就是在模糊约束 下的条件极大值.例2采区巷道布置是矿井开拓中的重要内容，其目的就是建立完善的矿井生产系统，实现采区合理集中生产，改善技术经济指标.因此，合理地选择最优巷道布置方案，对于矿井生产具有十分重要的意义.根据煤矿开采的特点和采区在矿井生产的作用，在选择最优巷道布置方案时，要求达到下列标准：(1)生产集中程度高； (2)采煤机械化程度高；(3)采区生产系统十分完善； (4)安全生产可靠性好；(5)煤炭损失率低； (6)巷道掘进费用尽可能低.上述问题,实际上就是一个模糊约束下的条件极值问题，我们可以把(1)～(5)作为模糊约束，而把(6)作为目标函数.设某矿井的采区巷道布置有六种方案可供选择，即 =｛ (方案Ⅰ), (方案Ⅱ), (方案Ⅲ), (方案Ⅳ), (方案Ⅴ), (方案Ⅵ)｝.经过对六种方案进行审议，评价后，将其结果列于表1方案评价项目 :生产集中程度高较低 高 较高 很高 较高 较高 :采煤机械化程度高高 较高 较高 高 很高 高 :采区生产系统完善一级 较低 较低 很高 高 较高 :安全生产可靠度高较低 一般 较低 高 一般 高 :煤炭损失率低高 较高 一般 一般 一般 很低 : 巷道掘进费用(万元) 将表1中的语言真值(评价结果)转化为各模糊约束集 , 的隶属度转化的对应关系如下：对 , , , 而言，对应关系为：很 低 较 低 一 般 较 高 高 很 高 对 而言，对应关系为很 低 较 低 一 般 较 高 高 很 高 将表1中的巷道掘进费用目标函数 用公式 计算出，因此得表2 其值语言与隶属函数转换表2方案 0 1 计算模糊判决集 为 (按列求最小) 由 根据最大求属度原则，方案四最优例3 在某种食品中投放某种调味剂，每公斤食品中的含量设为 克，对顾客爱好作调查统计，得爱好函数为 对于使爱好函数值越大的 值，所制产品越畅销，因而收益越大，但是由于成本核算等等原因，对 值需要进行限制，这种限制集合的边界是模糊的，即 的约束条件为一模糊集 ，其隶属函数为 试确定合理的剂量 ，使得在接受约束的条件下，获得最优收益.解 这是一个规划问题，分三步进行.（1） 求无条件模糊优越集 ，由于 ，令 ，得 .又当 时， ， 时， ，因而 ， .因此 （2） 求条件模糊优越集 其中 满足方程 （3） 选择 ，使 ，即 对目标 的可能度为，而要实现这种可能性，应选择调味剂的最佳剂量为克.需要说明的是，在本例中如果将约束条件确切化，以 的核[0,1]为约束，这是一个普通规划问题，所得结论是选择最佳剂量为1克.从约束条件看，已是100%遵守，但所能达到的最高目标相对整个目标函数来说是很低的，由 ，说明相对整个目标来说，其优越程度仅达.如果把条件放松为模糊约束条件 ，且适当降低 的水平，却可以获得较好的目标值.如例中的结果，当 时，从接受约束条件来看虽仅达，但目标函数的优越程度也升到了，从而提高了整体优化水平.由于在实际问题中，约束条件往往不是绝对的，有一定的伸缩性，模糊规划的思想就是利用这点灵活性，兼顾目标函数与约束条件综合地选择最优方案.例4 植物的种植密度与产量有密切的关系.已知某种杉树的种植密度 与产量 的关系如下： 这里 表示每公顷土地上种植的棵数， 表示每公顷土地产出木材的体积.现有一片杉树森林，其密度不均匀，估计 “大约是三千”.试估计该森林每公顷木材最高产量.解 设 表示“大约是三千”这一模糊， 的隶属函数为 估计木材产量的问题，就是求在 的约束下函数 的模糊条件极大值.为此先求有界函数 的无条件模糊优越集.因 ， ，所以 在约束条件 下的条件模糊优越集为： 条件模糊极值为 ，其隶属函数为： 为求条件最佳决策 ，即满足条件 的 注意到 的隶属函数曲线是单调降的，而 是正态分布模糊集， 在约束 下的模糊最佳决策（即模糊条件极大点），是方程 的两个根当中的较小者，解之得 .由 可知， 时，接受约束的程度为，同时，相对于整体目标函数，优越程度也是.由 可知，该森林每公顷木材最高产量估计为 .§3-2 模糊线性规划一、普通线性规划普通线性规划的一般形式为 目标函数 约束条件 矩阵表达形式 其中线性规划问题的标准形式 （3-1） 二、模糊线性规划在实际问题中，有时线性规划的约束条件带有模糊性，这就是解谓的模糊线性规划，其模型为这是“ ”表示一种弹性约束，可读作“近似小于等于”.“近似小于等于”是一个模糊概念，可以用一个模糊集来表示它. 表示第 个约束的左边表达式，模糊集 表示“ ”这一事实，当 时，完全接受约束，应有 ;适当选择一个伸缩系数 ，约定当 时，不认为 ，这时应有 ;当 时， 应从1下降到0，表示约束程度降低.为了简单可行， 规定如下：设 ，对每一个约束 ，相应地有 中一个模糊渠 与之对应，它的隶属函数为其中 是适当选择的常数，叫做伸缩指标， ，这样一来,我们将弹性约束转化成模糊约束,再令 就将全部约束条件转化成一个模糊约束.当 时, 退化为普通约束集 ，模糊约束条件中“ ”退化为“ ”模糊线性规划的模型简记为 （3-2）约束的弹性必然导致目标的弹性，为将目标函数模糊化，先求解普通线性规划问题： 满足 （3-3）以及 满足 （3-4）其中 称为（3-2）的伸缩指标向量.设 是(3-32)的最优值， 是(3-4)的最优值. 所满足的约束条件为 ，对应的模糊约束 .若适当降低模糊约束的隶属度 ，可以相应提高目标函数值 , 所满足的约束条件已放到最宽 ，对应的模糊约束 也接近于0.于是目标函数的弹性可表示为 .为此构造模糊目标集 .其隶属函数为其中 由模糊目标的上述隶属函数可知，当 时， ，要提高目标函数值使之大于 .就必须降低 .为了兼顾目标与约束，可采用模糊决策为 ，最佳决策为 ， 满足 若令 , 则有 于是求最佳决策 的问题，就转化为求普通线性规划问题：即 （3-5） 求解上述普通规划问题，可得最佳决策 目标函数值 . 例5：求解模糊线性规划问题 (3-6) 解 (一)解普通线性规划(二)解普通线性规划 (三) 解普通线性规划 解 这个线性规划采用大 法 原线性规划改写为 ∴ 从而(3-4)的最优值 例6某企业根据市场信息及自身生产能力，准备开发甲、乙两种系列产品.甲种系列产品最多大约能生产400套，乙种系列产品最多大约能生产250套.据测算，甲种产品每套成本3万元，每套获纯利润7万元；乙种系列产品每套成本2万元，每套获纯利润3万元.生产甲、乙两种系列产品的资金总投入大约不能超过1500万元.在上述条件下，如何安排两种系列产品的生产，才能使企业获利最大？解 设甲种系列产品生产 套，乙种系列产品生产 套，则目标: 约束: （3-7）设约束条件（1）、（2）、（3）的伸缩系数分别取为 （元）， （套）， （套）.为将目标函数模糊化，解经典线性规划问题使 （4）用单纯形法求解，得 ， ， 再解经典线性规划问题 (5)解得 ， ， 于是 将 、 、 、 、 代入(3-5)，将原问题经为经典线性规划问题： 使 上述线性规划问题最优解为 ， ， .因此安排甲种系列产品403套、乙种系列产品159套（取整数）时，能获得最大利润，最大利润为： 万元对比经典线性规划问题（4），利润提高万元，这是因为甲种系列产品403套比400套多3套；乙种系列产品生产159套比150套多9套，这是在伸缩指标允许范围内.总费用 元虽然比1500超出27元，这也是伸缩指标允许的.以上讨论说明，在适当放松约束时可以提高利润.

数学家庭中的一对孪生兄弟 ――浅谈轴对称图形的应用数学的世界真可谓是浩瀚无比。由点到线，由线到面，由面到体。无不蕴藏着丰富的知识。我记得曾经有一句著名的格言：数学比科学大得多，因为它是科学的语言。可想而知，数学的伟大与魅力了吧！然而，在数学的大家庭中。有一对兄弟深深的吸引了我，他们的形状，他们的关系，他们的普遍性，让人觉得他们一直在我们的身边，离我们很近很近。他们就是轴对称图形。轴对称图形是一个一定要沿着某直线折叠后，直线两旁的部分互相重合的图形，之所以说到他们的关系是因为他们两个总是被一条直线所连着，好似一对分不开的兄弟，关系十分的密切。把他们拉在一起的这条直线就是他们的对称轴。当然这条对称轴就像一个公正的法官。左右两边的长度、面积、大小等，都一点儿也不差，唯一不同的就是他们所朝的方向。在数学的课本上，我们看见过他们的身影，我们也接触和了解过他们。但是他们给我印象更多的，却是他们在日常生活中所扮演、组成的图形或者可以说是事物。一、生活当中的轴对称图形 1、自然界中的轴对称图形当我漫步在街头时，我时常看见飞来飞去的蝴蝶。当一只蝴蝶停留在花朵上，张合着翅膀时，我发现如果将蝴蝶两只触角的中点与尾部相连接，连接好的线段所在的那一条直线就是其对称轴。而右边的翅膀就像是左边的翅膀沿着对称轴翻过去的图形。跟蝴蝶一样是轴对称图形的动物还有很多。比如蜻蜓、飞蛾等。如果到了秋天，远看稻田，金黄的一片，不禁使人感觉到又是一个丰收的季节。就在这个令人喜悦的季节里，我行走在田边的小路上，随手捡起了一片金黄的树叶，仔细的观察了一下，发现其实树叶也有对称轴。如果我们将树叶中间的那根经，当成是其左右两边的对称轴，那将树叶右边部分沿着这条对称轴对折过去，正好与左边的一半树叶重合。 2、商标中的轴对称图形有一次，我跟我的家人去中国银行取钱，我无意间发现中国银行的标志也是一个轴对称图形。这个图形的对称轴有两条。第一条是图标中两竖相连接所形成的，而另一条就是方框上下两条横线连接的线段的中点，所在的那一条直线就是其第二条对称轴。和中国银行一样的还有中国联通、中国农业银行以及奔驰汽车等轴对称图形。但是如果大家觉得前面几个例子，平时都没有注意到的话，那么下面说到的这个例子大家肯定熟悉的不得了。这个例子就是商标，我先来举一个吧。平时我最大的兴趣就是吃零食。所以我对“旺旺”这个商标熟悉的不得了。我发现在旺旺这个商标当中，将其头发上的一个中点到两脚脚后跟之间的线段的中点，想连接的线段所在的那一条直线就是其对称轴。也正是这条对称轴将旺旺这个图标分成了相等的两份。像旺旺这样具有对称轴的商标还有很多。比如：五粮液的商标、麦当劳的商标、CONVERSE（匡威）的商标等等。而且这些图形都是我们日常生活中常见的，这也不告诉了我们，只要我们认真、仔细的观察生活，数学的无处不在吗。二、建筑当中的轴对称图形说了生活中较为普通也较常见的轴对称图形后，也应该说说在建筑方面关于轴对称的宏伟建筑了。像我们中国的天安门城楼。如果用线段连接天安门城楼的左右两边，这条线段的中点所在的直线就是对称轴了，这条对称轴不就把天安门城楼分成了相同的两份了吗？法国的埃菲尔铁塔，是法国标志性建筑之一。它的对称轴就是把铁塔底部的两边相连接。连接后的线段的中点与塔尖的点相连接的线段所在那一条直线了。还有一些建筑也利用了轴对称的方法，他们在建筑的前方建了一个很大的水池，使建筑倒映在水中，从而形成了轴对称的效果，也增大了空间,使原本的建筑更美观，更加壮观。像泰姬陵，它不就是建筑与轴对称图形相结合的最好例子吗。在地球的另一边，有一座建筑物深深地影响着整个世界的历史，这座建筑物就是白宫。这是一座位于美国华盛顿的著名行政大楼。白宫著名的背后，轴对称起了极其重要的作用。白宫它的对称轴就是顶部的点与底部左右两边线段的中点，相连接的线段所在的那一条直线。对了，还有我们每个人家里都会有门，一些建筑师为了使门显得更加大气，更加庄重。就把门进行设计，使门的左右两边相同，古代衙门的大门和一些官府府邸的大门也设计成了轴对称的形式。使大门显得更加有气势，愈发显的威严。从中我们也不难发现，只要懂得轴对称图形，善于利用轴对称图形，就能使轴对称图形溶入到方方面面。三、文学当中的轴对称图形 1、文字中的轴对称图形每个人都知道，我们中华民族有着5000年的悠久文化。这么多年的文化所沉淀下来的瑰宝可谓是数不胜数。剪纸是我们民族十分古老的民间艺术之一。就是在这艺术品当中也不乏有轴对称的应用。让我来举个例子吧。我还记得以前我奶奶教我剪繁体的“喜”字时，首先是将红纸对折一下，之后用剪刀在纸上挥舞了一会。打开刚刚对折的纸时，出现了一个“喜”字，当时我看了之后，心里那个高兴啊，惊奇啊，但是就是不知道为什么会这样。现在长大了，我也知道了其实在剪“喜”字的过程当中，也运用了轴对称。还有许多剪纸作品，也正是因为有了轴对称的存在，使其更加精致、美观。当然我们现在所写的简体字中，也有轴对称。如“丰”“目”“尖”等。文字的对称轴较为好找，横一横，竖一竖，基本上就能够找到。其实有时候，对称轴也具有复制的功能，它能够把一个字，分成与其相同的两个字，像“二”如果把它的对称轴当作是第一横的中点和第二横的中点，所连接成的线段所在的直线的话。那么左右两边的图案，不是可以近似的看成两个二吗？此时轴对称就具有复制的功能，但是在我的眼里它还具有另一个功能。就拿这个“一”来说吧。与前面相同，也是画竖下来的对称轴。画好之后，要把这条对称轴当成这个字原有的，那么你就会发现。“一”与这条对称轴就组成了一个“十”字。这就是在我眼里轴对称图形的第二个功能。能够使一个字变成另外一个字。 2、文学中的轴对称图形刚刚说的都是文字当中轴对称的应用。那由字所组成的句子呢？其实仔细推敲一下，也有。我记得我以前与同学们都在玩一个游戏，就是一个人说出一句话，另一个人马上就得把这个句子反着读出来。在整个游戏过程当中，有一句话给我留下了深刻的印象“上海自来水来自海上”当我们把这个句子反着读一便时，就会发现它与正着读的语序一模一样。再仔细看一看，这又是一个关于轴对称的应用。这么来说吧，如果我们把“上海自来水来自海上”中的水字不看，那么两个“来”字的中点所在的那一条直线，就可以把这句话分成相等的两等份，这不就证明了句子当中也有轴对称的应用吗？这一系列的例子，也让我们看出了轴对称在文学方面所做出的成就，它能使一些作品更加完美，有画龙点睛的作用。也能使文字变化起来，使句子顺口起来。给文字与句子带来更多的趣味，也给文学添上了十分美丽的一笔。四、奥运当中的轴对称图形 2008年北京奥运会即将来临。在这个令全中国人都兴奋起来，令全世界人都以不同形式参与进来的盛会中。我们也不难发现轴对称图形——奥运五环旗。我们可以把奥运五环旗（如图一），黄、绿两环相接触的地方点A与黑环上的点B相连接，此时对称轴就是线段A、B所在的那一条直线。在奥运会上有奥运五环旗当然也会有奥运吉祥物，2008年北京奥运会的吉祥物是奥运福娃。仔细看看我们的奥运福娃不禁让人喜欢的不得了。尤其是福娃晶晶更是惹人喜爱。他的憨厚，他的朴实，无不给人亲近的感觉。图二就是福娃晶晶在举重的画面。如果大家看一下图二这张图片，就会发现如果把这张图片中的点A与下端的点B相连接。那么这条线段所在的那一条直线就是福娃晶晶的对称轴。想不到吧，原来奥运福娃也是轴对称图形。还有在奥运会上，当各国的国旗徐徐上升时，又引发了我对轴对称图形的联想。像英国的国旗，它的对称轴就是国旗上下两边线段的中点，所连成的线段所在的那一条直线。像这样的国旗还有很多。如加拿大国旗、意大利国旗等等。轴对称图形的千变万化，使我眼花缭乱，头晕目眩。在它每一次变化中，都可以发现许多的惊喜。轴对称变化它也无处不在，它存在于各个角落，这也给我们研究它带来了很多的便利。在研究轴对称图形的过程中，我懂得了只有我们用心观察，才能发现数学。只有我们认识数学，在生活中善于利用数学，我们才能将数学溶入到方方面面。而且只有我们将数学溶入到方方面面，我们才能更加好的去研究数学。其实数学的世界真的好大好大。此时我真想将自己变成大山伫立在数学当中。变成流水穿梭与数学之中，化为白云漂浮在数学之中，成为鸟儿翱翔与数学之中。真诚的希望大家用发现美的眼睛，去发现数学！感受数学！