Introduction to Fuzzy Arithmetic

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出版者:Van Nostrand Reinhold Company
作者:Arnold Kaufman
出品人:
页数:384
译者:
出版时间:1991-7
价格:USD 43.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780442008994
丛书系列:
图书标签:
  • 模糊算术
  • 不确定性
  • 模糊集合
  • 模糊逻辑
  • 数值计算
  • 数学
  • 工程
  • 人工智能
  • 决策分析
  • 优化
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具体描述

模糊集与模糊数的探索之旅 本书旨在为读者开启一扇通往模糊集与模糊数理论世界的大门。我们将深入浅出地剖析这些概念的起源、发展脉络及其在数学和工程领域中的重要应用。与传统精确数学不同,模糊数学以其独特的视角,能够更有效地处理现实世界中固有的不确定性和模糊性。 第一部分:模糊集理论基石 我们从模糊集(Fuzzy Sets)的基本概念入手。与经典的二值集合(每个元素要么属于集合,要么不属于)不同,模糊集允许元素以一种“隶属度”(Membership Degree)来表达其属于集合的程度,隶属度是一个介于0和1之间的实数。我们将详细介绍隶属函数的定义、特性以及构造方法。读者将学习到如何为模糊概念(如“高”、“年轻”、“温暖”)构建精确的数学模型。 在此基础上,我们将探讨模糊集的运算。包括模糊集的“并集”、“交集”和“补集”等基本运算,以及它们在不同隶属度函数下的具体表现。这些运算是构建更复杂模糊系统的基础,我们将通过大量的实例来加深理解。 接着,我们将深入研究模糊集的“水平集”(α-cut)概念。水平集将模糊集转化为一系列经典的清晰集合,这为模糊集的研究和计算提供了重要的工具。我们将分析不同α值对应的水平集之间的关系,以及它们如何反映模糊集的内在结构。 第二部分:模糊数及其运算 在掌握了模糊集的基本理论后,我们将重点转向模糊数(Fuzzy Numbers)。模糊数可以被看作是实数轴上的模糊集,它代表一个不精确的数值。我们将详细介绍不同类型的模糊数,如三角形模糊数、梯形模糊数等,并阐述它们在不同应用场景下的适用性。 本书将花费大量篇幅讲解模糊数的运算。这包括模糊数的“加法”、“减法”、“乘法”和“除法”。这些运算在处理模糊数值的计算中至关重要,例如在模糊预测、模糊控制和模糊决策等领域。我们将采用各种数学工具和算法来推导和解释这些运算的规则,确保读者能够理解其背后的数学原理。 此外,我们还将介绍模糊数的“核心”(Core)、“支撑”(Support)和“模糊宽度”(Fuzzy Width)等概念,这些概念有助于量化模糊数的“模糊程度”。 第三部分:模糊方程与模糊不等式 模糊方程(Fuzzy Equations)和模糊不等式(Fuzzy Inequalities)是模糊算术的核心内容。我们将探讨如何求解形如 $A oplus x = B$ 或 $A otimes x le B$ 的模糊方程和不等式,其中$A$和$B$是已知的模糊数,$ oplus $和$ otimes $代表模糊数的加法和乘法运算。 我们将介绍求解这些方程和不等式的各种方法,包括基于模糊数运算的解析方法,以及数值逼近方法。这些技术在解决实际问题中非常有用,例如在模糊系统建模和模糊控制器的设计中。 第四部分:模糊数学在实际中的应用 为了让读者更直观地理解模糊数学的强大之处,我们将精选一些典型的应用案例进行深入分析。 模糊控制(Fuzzy Control): 我们将介绍模糊逻辑控制器(FLC)的设计原理,包括如何构建模糊规则库、模糊化和解模糊化过程。读者将了解模糊控制器如何在缺乏精确数学模型的情况下,通过模拟人类的模糊推理来控制复杂的动态系统,如洗衣机、空调、机器人等。 模糊模式识别(Fuzzy Pattern Recognition): 模糊模式识别技术能够处理输入数据中的模糊性和不确定性,从而提高分类和识别的准确性。我们将探讨模糊聚类、模糊分类等方法。 模糊决策(Fuzzy Decision Making): 在面临模糊信息的决策场景下,模糊决策方法能够帮助决策者在不确定性中做出最优选择。我们将介绍模糊多准则决策分析(FMCDM)等技术。 其他潜在应用: 我们还将简要提及模糊数学在模糊测量、模糊故障诊断、模糊系统可靠性分析等领域的应用,展现其广泛的适用性。 学习本书的益处 学习本书的读者将获得: 严谨的理论基础: 掌握模糊集和模糊数的核心概念、运算规则和理论框架。 解决实际问题的能力: 能够运用模糊数学的工具和方法来分析和解决现实世界中存在模糊性和不确定性的问题。 拓展科学视野: 深刻理解一种不同于传统精确数学的数学语言,为进一步学习更高级的模糊理论奠定坚实基础。 提升创新思维: 培养从模糊和不确定性中发现规律、进行推理的创新思维能力。 本书适合数学、计算机科学、工程技术、管理科学等领域的学生、研究人员和工程师。即使没有深入的数学背景,只要具备一定的数学基础,并通过本书的循序渐进的讲解,也能轻松掌握模糊算术的精髓。我们相信,通过对模糊集与模糊数理论的深入学习,您将能够更有效地驾驭复杂多变的现实世界。

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**第一段** 这本书的装帧和印刷质量实在让人眼前一亮,封面设计简洁而不失深度,那种略带磨砂的质感拿在手里就觉得分量十足,暗示着内容的扎实。我翻阅了几页后发现,排版布局非常人性化,字体大小和行间距的处理达到了教科书级别的标准,即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。特别是那些数学公式的呈现,清晰锐利,那些复杂的符号和希腊字母都得到了极佳的还原,这对于依赖精确性理解概念的读者来说,简直是福音。而且,纸张的选择很考究,没有廉价书籍常有的那种刺鼻油墨味,取而代之的是一种淡淡的书香,让人忍不住想沉浸其中。从硬件条件上看,这绝对是一本值得收藏和反复研读的专业书籍,它首先在物理层面就建立了与读者的尊重和连接,这种对细节的关注,让我对后续内容的专业度也充满了信心。

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**第五段** 我特别欣赏作者在全书脉络中贯穿始终的“统一性”视角。很多关于模糊数学的书籍往往将“模糊集合论”、“模糊推理”、“模糊控制”等主题割裂开来,导致读者需要耗费大量精力去重建它们之间的联系。但这本书采取了一种自底向上、层层递进的结构,从最基础的元素(隶属度)开始,逐步构建起整个逻辑框架,使得模糊逻辑的各个分支似乎都是从同一个“源头”自然流淌出来的。读到最后,我感觉自己不是在学习几个独立的技术模块,而是在掌握一整套关于处理不确定性信息的完整方法论。这种清晰的内在逻辑串联,极大地提升了知识的迁移能力,让我能迅速地将所学应用于那些书中未曾直接提及的新问题情境中去。

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**第四段** 学术写作的严谨性在这本书中体现得淋漓尽致,尤其是在对核心概念的界定时,作者的态度近乎苛刻。任何可能产生歧义的术语,都会被作者放在一个专门的小节中进行详尽的界定,并配以严密的数学论证来支撑其定义的唯一性或适用范围。例如,对于“隶属度函数”的构建,书中不仅详细对比了三角函数、梯形函数以及高斯函数的适用场景和数学特性,还特别指出在特定模糊推理系统中,选择不同函数可能带来的运算效率和结果精度上的差异。这种对细节的吹毛求疵,确保了读者在后续的理论学习中不会因为基础概念的混淆而产生系统性的错误理解。这种对精准性的执着,是判断一本专业书籍是否达到顶尖水平的关键指标之一。

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**第二段** 我得说,作者的叙事节奏掌握得极其精妙,完全不像许多同类著作那样上来就抛出一大堆晦涩的定义和定理,让人望而却步。他似乎深谙初学者从“一无所知”到“建立框架”的认知曲线。开篇的引言部分,简直像一位经验丰富的老教授在娓娓道来,他用生动的生活实例,非常巧妙地引入了模糊性的概念,将原本抽象的逻辑问题具象化了。比如,在讨论“真值”的边界模糊时,他没有直接陷入集合论的泥潭,而是用“一个房间里到底有多少人算‘拥挤’”这类问题作为切入点,这种润物细无声的教学方式,极大地降低了阅读的心理门槛。我发现自己阅读这些铺垫时,不知不觉间就吸收了背景知识,等真正接触到数学符号时,已经有了清晰的直觉支撑,而不是纯粹的死记硬背。

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**第三段** 这本书的理论深度是毋庸置疑的,但真正让我感到惊喜的是它对实际应用的覆盖广度与深度之间的平衡把握。很多教材在理论推导上做得很扎实,但一到实际案例就变得苍白无力,或者案例陈旧过时。然而,这本书中穿插的案例研究展现了极强的现代性。从工业控制系统中的不确定性决策,到金融市场风险评估中的定性指标量化,再到一些新兴的人工智能领域中的决策支持,作者都进行了深入的剖析。更难得的是,他不仅仅展示了“如何应用”,更着重阐述了“为什么选择这种方法”背后的哲学考量和模型局限性。这种批判性的视角,使得读者不仅学会了工具的使用,更学会了在具体场景下审视和选择工具的智慧,这对于培养独立研究能力至关重要。

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