模糊数学模型实例
模糊数学模型
背景:
模糊数学自1965年创始以来,发展非常迅速,其应用的涉及面极为广泛,几乎遍及理工农医及社会科学的各个领域,并已经取得较丰富的成果,显示出巨大的发展潜力。
同概率论的应用一样,模糊数学的应用越加广泛深入,有实际应用价值的成果越加丰富,对现代科学技术和国民经济发展的意义就越大,就会使模糊数学的基础越加牢固,模糊数学的生命之花也就开得越加绚丽多彩。
1、课堂教学的评价模型
对教师的课堂教学进行评价,是教室评价的一个方面。由于课堂教学优良的度量是模糊的,因此很难明确的界定。
教师的课堂教学是一种复杂的智力活动与劳动,不仅涉及到所授课程的知识,而且旁及教育学、心理学、语言学等。跟教师的工作热情,工作态度和业务水平有相当的关系。因此我们考虑在抓住课堂教学的主要因素和讲授的基本要求后,
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
评定量表,采用先定性,后定量的二次量化的方法进行模糊评价。
一、 课堂教学的主要因素和基本要求
课堂教学的主要因素和基本要求构成的集合U,
评语构成的集合V。
U={u0,u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8,u9}
V={v1,v2,v3,v4,v5}
其中:
u0,仪态端庄亲切:衣着整洁,须发及时修剃,既不紧张也不狂妄,对学生既亲切又能大胆管理。
u1,讲话清晰:音量适中,学生既能听到讲解内容,又不觉得声音过大或过小,口齿清楚,快慢得当,语言通俗易懂。
u2,板书工整:字迹工整好认,板书设计合理,不背对学生,边写边讲,板书能标明内容的条理、头绪和现在的进度。
u3,条理清楚好记:叙述内容眉目清楚,层次分明,脉络清晰,有点有线,笔记好记。
u4,讲度掌握适中:既不拖堂,也不空余太多时间,做到快慢适中,轻重适度。
u5,内容正确无误:力求讲解正确无误,不能出现知识性错误。 u6,讲授内容熟练:熟悉所讲的内容,致使课堂讲授连贯、深刻。 u7,注意前后呼应:一堂课要有引入、小结,同时还应该交代本课内容在整个知识中的地位、作用,引导学生融会贯通所学知识。 u8,主次有所区分:对重要的、关键的内容能加以强调。 u9,举例说明问题:所举例子至少符合下面
标准
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之一,是学生熟悉的事物;对准了学生的难点或问题的要害;所要说明的问题具有典型性或说服力;形象、生动、具体及富有趣味性。
v1,很好
v2,好
v3,较好
v4,差
v5,很差
表一:课堂教学定性表
评语集合 V1很好 V2好 v3较好 v4差 v5很差 教学基本要求
u0仪态端 庄亲切
u1讲话清 晰
u2板书工 整
u3条理清 楚好记
u4讲度掌 握适中
u5内容正 确无误
u6讲授内 容熟练
u7注意前 后呼应
u8主次有 所区分
u9举例说 明问题
统计表一,填写课堂教学定量表二
表二课堂教学定量表
V1 V2 v3 v4 v5 权数
u0 c0 u0 1 u0 2 u0 3 u0 4 u0 5
u1 c1 u11 u12 u1 3 u14 u1 5
u2 c2 u2 1 u22 u23 u2 4 u2 5
u3 c3 u3 1 u3 2 u3 3 u3 4 u3 5
u4 c4 u4 1 u4 2 u4 3 u4 4 u4 5
u5 c5 u51 u5 2 u5 3 u5 4 u5 5
u6 c6 u61 u6 2 u6 3 u6 4 u6 5
u7 c7 u71 u7 2 u7 3 u7 4 u7 5
u8 c8 u81 u8 2 u8 3 u8 4 u8 5
u9 c9 u9 1 u9 2 u9 3 u9 4 u9 5 表二中uij(i=0,1,….,9;j=1,2,…,5)为统计表二中ui.uj栏中打勾的数目。 现令n为所收回的定性表一的有效张数,构造矩阵A
Aa,,,ij 105,
其中
uija,ij (i=0,1,…..,9,j=1,2,…,5) n
二、 第一次量化模型
确定权向量C的每一个分量ci(i=0,1,…..,9),要求ci>=0且
9
c,1,i ,i0
再作D=C.A
其中D,(d1,d2,d3,d4,d5)
9
dca,,jiij 而 ,i0
填写第一次量化表三
表三
很好 好 较好 差 很差
d1 d2 d3 d4 d5
三、 第二次量化模型
,,,,,,,1230.751,0.5,,,,,,,,,确定常数,且 312
d,,如果,则课堂教学很好 1
ddd,,,,,,,1112如果 则课堂教学为好
ddddd,,,,,,,,,,,11211223如果,则课堂教学较好
ddddddd,,,,,,,,,,,,,,,112231122334如果,则课堂教学为差。
dddd,,,,,,,,1122334如果,则课堂教学为很差。
0.750.8,0.8,0.7,0.6,,,,,,d,,,,比如取 1123
通过建立模糊熟悉模型对教师的课堂教学进行评价,不仅能客观反映教师的素质的真实情况,而且能够使得定性描述定量化。这个那个计算步骤明确,判断简便,还能够分出程度差异,替代了不科学的“印象”评价,具有现实意义。
2 最佳
方案
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的模糊决策模型
在许多工程技术的问题中,存在各种不确定的因素,它或具有随机性或模糊性,或即具有随机性又同时具有模糊性。 一、 隶属度与隶属函数模型
对象x具有某种性质的程度差异,可以用【0,1】闭区间上的一个实数来度量。这个数就是隶属度。如果依赖于变量x的不同而改变,则称为隶属函数。隶属函数刻划因子与对象之间的模糊关系,它可以用模糊统计方法确定,也可以评经验判断。
隶属函数可以用来测量在策略集合中的选取不同的策略时,究竟在多大程度上达到目标利用它就能选出最佳方案。
,x01,,,x,,,,隶属函数:必须满足:
二、 模糊线性加权变换模型
模糊线性加权变换模型如下:
rrr...,,11121m
,,rrr...21222m,,,,,,BARaaabbb,,,,,...,,,...,1212nm ,,............
,,
rrr...nnnm12,,
其中R为模型关系矩阵,A为输入的模糊向量,B为输出的模糊向量,
为因素的权数,要求满足归一化条件: aaa,,...,,,12n
nn
aabarjm,,,,,1,0,1,11,...,,,,,,,iijiij ,,11ii
实例
考察下面的问题:如表四所示
某露天矿有5个边坡设计方案,其各项参数根据分析技术结果得到边坡设计方案的参数表四所示,请作出各个方案的优劣排序,选出最佳方案。
表四
项目 方案I 方案II 方案III 方案IV 方案V
4700 6700 5900 8800 7600 可采矿量/万t
5000 5500 5300 6800 6000 基建投资/万元
4.0 6.1 5.5 7.0 6.8 采矿成本/万元
30 50 40 200 160 不稳定费用/万元
1500 700 1000 50 100 净现值/万元
首先确定隶属函数
1、 可采矿量的隶属函数
因为勘探的地质储存量为8800万t,故可用资源的利用系数来作为隶
x,,,, 属函数为xA8800
2、 基建投资的隶属函数
x,,,1,,投资约束是《8000万元,所以 Bx
80003、 采矿成本的隶属函数
a,5.5a,8根据专家意见,采矿成本元/t,可谓低成本,而最高成本元/t12所以
,1,0xa,,1
,
x,,,,C xaaaxa,,,,,,,2112
a2,
,0,xa,2,4、 不稳定费用的隶属函数
采用线性函数的隶属函数
x,,,1,,D x
2005、 净现值的隶属函数:取下限为0.5百万元,上限为15百万元,
采用线性隶属函数
x,0.5
,,,x,E
14.5
根据各个隶属函数计算出5个方案所对应的不同隶属度如下表五:
表五
项目 方案I 方案II 方案III 方案IV 方案V
0.543 0.761 0.670 1.000 0.864 可采矿量/万t
0.376 0.313 0.333 0.150 0.250 基建投资/万元
1.000 0.760 1.000 0.400 0.480 采矿成本/万元
0.850 0.750 0.800 0.000 0.200 不稳定费用/万元
1.000 0.448 0.655 0.000 0.034 净现值/万元
这样就决定了模糊关系矩阵
0.5430.7610.6701.0000.864,,
,,
0.3760.3130.3330.1500.250
,,
,,R,1.0000.7601.0000.4000.480
,,
0.8500.7500.8000.0000.200,,
,,1.0000.4480.6550.0000.034,,把R作为模糊变换器,权数A表示模糊向量:
A=0.24,0.20,0.20,0.10,0.25,,
则结果:
B=AR=0.774,0.529,0.679,0.360,0.391,, 由此可知:方案I最佳,方案II次佳,方案IV最差。 露天矿边坡设计实际上是露天采场的环境的设计,只有把边坡设计纳入整个采矿系统的技术与经济效果的综合评价,才能充分发挥边坡工程为矿山企业增加经济效益、保证生产安全的作用,才能选取最佳的边坡设计方案。
目前管理机构迫切需要科学的决策方法,以替代“印象”决策,多目标边坡的模糊决策是科学的定量化决策的一个尝试,具有现实意义。