基于模糊集值映射的粗糙近似算子
2022-10-17
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第26卷第4期 2OlO年8月 大 学 数 学 CoLLEGE MATHEMATICS Vo1.26,№.4 Aug.2010 基于模糊集值映射的粗糙近似算子 杨 云 (湖北第二师范学院数学与数量经济学院,武汉430060) [摘要]给出基于模糊集值映射F的模糊集的下(上)近似等概念,研究F一下(上)近似算子 ,(aprF) 的性质,探讨求它们的方法,得到若干结果. [关键词]粗糙集;模糊集;模糊近似空间;模糊集值映射;F一下(上)近似算子 [中图分类号]0159 [文献标识码]A [文章编号]1672—1454(2010)04—0043~06 1 引 言 模糊集和粗糙集理论的融合一直是人们关注的课题,模糊粗糙集理论模型的建立和发展已成为粗 糙集理论推广的主要方向之一.和单纯地使用粗糙集相比,模糊粗糙集在应用的范围和效果上有更好的 表现.模糊粗糙集发展的一个特点是将二值逻辑推广到模糊逻辑上来.模糊集的近似算子的定义和模型 的推广是模糊粗糙集理论研究的重要方向之一.在文[1]提到的Radzikowska模型中利用论域u上的 模糊等价关系R和 一模T以及边缘蕴涵子f定义了模糊集的基于模糊等价关系的粗糙近似.提出了 (J,丁)一模糊粗糙集的概念.本文将基于模糊等价关系的模糊粗糙集模型推广到基于模糊集值映射的模 糊粗糙集模型,利用模糊集值映射F定义模糊集A的F一下(上)近似aprrA(aprFA).由此产生了两 个粗糙近似算子apr,和apr,,通过F与这两个粗糙近似算子的关系来探讨它们的相关性质和求解方 法,得到若干结果. 2 预备知识 设(L,A,V,0,1)是一个任意给定的至少有两个不同元素的完备Brouwerian格,L的最小元和 最大元分别记为0和1. 定义1 E。 设T是L上的二元运算,即T:L×L—L。若T满足:V口,b,c E L (i)结合律 T(T(a,6),f)一T(a,T(b,c); (ii)交换律T(a,6)一T(b,口); (iii)单调性 由b≤C推出aTb≤aTc; (iv)边界条件 丁(1,a)一a, 称T为L上的三角模.简称t一模. 由定义易知T(a,o)一0.事实上,VⅡE L,0≤a≤1,0≤T(a,o)≤11(1,O)一0,于是得 T(a,0)一0. 定义2_3 设(L,V,八,0,1)是一个完备Brouwerian格,T是L上的t一模,定义L上的一个二元 算子a 为:V a,b∈L,a (a,6)===V{3C jz∈L,T(a,z)≤b),称为T的广义逆算子.特别地,当T一^ 时,即为a(a,6),称为“a相对于b的伪补”. [收稿日期]2007—11—20; [收稿日期]2008一O1 22 44 大 学 数 学 第26卷 定义3[3] 设丁为L上的t一模,若了、满足:V a ,a,b ,b,E L,i E,(,是指标集) (i)T((V口 ),6)一V T(n ,6),称T关于V是右无限分配的; (ii)T((^口 ),6)一^T(口 ,6),称丁关于^是右无限分配的; (iii)T(a,(V b ))一V T(口,b ),称T关于V是左无限分配的; (iv)T(口,(^b ))一^T(a,b ),称T关于^是左无限分配的. 当丁关于V既是左无限分配的又是右无限分配的,称丁关于V是无限分配的. 当T关于^既是左无限分配的又是右无限分配的,称T关于^是无限分配的. 设(L,V,^,0,1)是一个完备Brouwerian格,用F(L)表示L的模糊子集全体.即F(L) 一{A J A:L—L),F:L—F(L)是模糊集值映射,称二元组(L,F)为广义模糊近似空间.在F(L)中 定义4设(L,F)为广义模糊近似空间,V A E F(L),定义A关于F的下近似aprvA和上近似 定义A B等价于V E L,ACx)≤B(z). apr 如下:V E L, aprFA(z)一^aT(F(z)(f),A(£)), aprFA(z)一V T(F(z)(f),A( )). 模糊集 rFA与aprvA分别称为A在(L,F)中的F一下近似和F一上近似.当aprFA—aprvA时,称 A是F可定义的,否则称A是粗糙的.序对(aprrA,apr A)称为F一模糊粗糙集.算子apt (apr ): F(L)一F(L)分别称为F一下(上)近似算子. 设R为L上的模糊关系,即R:L×L—L,利用R定义模糊集值映射N :L—F(L),N (z)( ) 一R( , ),V( , )E L×L,令F—N ,则A关于NR的下近似aprN A和上近似aprN A分别为: —V z E L aprNRA( )一八aT(R(z, ),A(£)), aprNRA(z)一V T(R(z,≠),A( )). apru 和n户r 正是文[6]中的下近似算子和上近似算子的推广. 下面先给出F(L)中几种特殊的模糊子集,我们将通过它们来讨论aprv与npr,的性质. V , ∈L,令L c 一{ : 三 f .t=z。 V ,t∈L,令 (£)一{1 0,t≠ ; V z,口E L,令aL(z)一。. 以下引理与定理中均设L是一个完备Brouwerian格,F:L—F(L)是模糊集值映射. 引理1 cs 设日,6,c,d,a ∈L,i∈J是指标集,T是L上的t一模,则 (i)T(口,aT(n,6)≤b; (ii)口T(口,T(口,6)≥b; (iii)T(a,6)≤C等价于b≤口T(口,f); (iv)由a≤b推出口T(a,c)≥dT(6,c)和OgT(c,口)≤aT(c,6); (v)T(aT(口,6),口T(c, ))≤aT(T(a,c),T(b, )); , (vi)aT((^口 ),6)≥V T(口 ,6); (vii)aT((V口 ),6)一^口T(a ,6); (viii)aT(6,(A a ))一^aT(6,a ); (ix)aT(6,(V a ))≥V a1、(6,a ); (x)aT(T(口,6),f):OL丁(n, T(6,c)). 第4期 杨云:基于模糊集值映射的粗糙近似算子 45 证明见文[3] 弓I理2 V z, E L,贝0 (i)aptF ( )一F(y)( ); (ii)apr ̄z^( )一T(F(y)( ), ). 证 (i)aptFI (Y)一V T(F( )(£),I (t))一T(F(y)(z),I ( )) f∈L —T(F(v)( ),1)=F(v)( ). (ii)aptF ^( )一V T(F( )( ),,27 ( ))一T(F( )( ),z ( ))一T(F( )( ), ). f∈l 由引理2(i)可知V.72,Y E L,F(3c)( )===F( )(z)等价于aptF ( )===aptF (z). 引理3 如果T关于V是无限分配的,则以下三条等价:Vz, E L (i)apT"Fa L(-z)一aptva L( ); (ii)aprFaL( )一apr ̄aL( ); (iii)V F(z)(£)一V F( )( ). tEL t∈L 证 (i)与(iii)等价. apT'Fa L( )一V丁(F(z)(f),aL(f))一V丁(F( )(£),a)一T(V F(z)(f),日), £ L tE L t∈』, 同理 aptFaL( )一T(V F( )(£),&). f∈L 故aptFa (z)一aptFa L( )与V F( )(f)一V F( )(f)等价. tG』一 ∈L 再证明(ii)与(iii)等价.由引理1(vii)知 aprFaL(z)一^口丁(F( )( ),aL(f))一^aT(F(1z)(f),以)一口_r(V F( )( ),以). ——tE1一t∈』 tEL 同理 apr ̄a, ( )一aT(V F( )( ),a), 故aprFa L(1z)一aptFaL( )与V F( )(f)一V F( )(f)等价. 3 F一近似算子的性质 这里我们先给出apt A与apt,A的求法. 定理1 令 一{ E L I F(“)(z)一1}, 一{z E L I F(“)( )≠1),则V“E L,V A E F(L), (i)aprvA( )≥V A(3c), xE J“ 如果存在某个 。E I ,使得V A( )≤A(x。),aptFA(“)一V A( ). ∈J H ∈I (ii)aptFA(“)≤^A Cr), —— ∈J“ 如果存在某个 E I ,使得^A(z)≥A(x )时,apt,A(“)一^A(z). E J“—— :rE J 证 (i)V“∈L, apt A(“)一V T(F(“)(z),A(z)) ∈L ≥V T(F(“)( ),A( ))一V T(1,A(32))一V A(z). ∈Iu EI ∈I“ 另一方面,由条件,存在某个XO∈I“,使得 V∈J A(z)≤A(z。)≤ V A(-z)・利用T的单调性以及 V U, E L,F(U)(z)≤1,有 aptFA( )一V T(F(“)(z),A(z)) ∈L 一(V rf(F(“)(z),A(z))V(V丁(F( )(z),A(z)) 46 大 学 数 学 ≤(V r,(1,ACe))V(V A( ))一(V A(z))V(V A( )) E-J“ ∈Iu ∈J ∈J 第26卷 一V A( ), z∈, 从而aptvA( )=V A( ). .rEI (ii)V U E L, aptFA( )一^口 (F(“)( ),A(z))≤^口r(F(“)( ),A( )) ——一 z∈L z∈I“ =^aT(1,A(z))一∈l ^A( ). z∈ 同理,由条件,存在某个.z,E 1 ,使得^A( z)≥A(x )≥^A(z).由引理1(iv),以及 ∈JⅡ ∈』 V U,z∈L,F(“)(z)≤1,有 dT(F(“)( ),A(z))≥aT(1,A(z))=A( ) 从而 aprFA(“):^口r(F(“)( ),A(z)) 一 ∈L 一(^口T(F(“)(z),A( )))^(^dT(F( )( ),A(z))) ∈J“ T∈J ≥(^ar(1,A( )))^(^A( ))一(^A( ))^(^A(z)) ∈J .rEl i∈j u z∈l —A A( ), ∈f 于是得aptFA( )一^A(z). —— ∈J“ 下面的定理给出了F一下(上)近似算子apt,(aptr)的性质. 定理2 (i)V U E L,如果存在某个z。∈I ,使得A(“)≤A(z。),则V A∈F(L)有, A aptFA; (ii)V“E L,如果存在某个 E I ,使得A( )≥A(x ),则V A E F(L),有aprFA A; (iii)如果V z E L,F(cc)(z)一1,则V A E F(L),有aptFA A aprFA. 证 (i)V秘E L,由定理1(i)及aptFA( )≥V A(z)≥A(Jco)≥A(“)得A aprFA. ∈』 (ij)V ∈L,由定理1(ii)及aprrA(“)≤^A( )≤A(z )≤A(“)得aptFA A. ——。 ∈I。一。 u (iii)由条件,V E L,有F(“)(“)一1,由此得U E I .取z。一U有A(“)=A(x。),由(i)知 V A∈F(L),有A aptFA.同理,取z。:“,有A( )=A(cr ).由(ii)知V A E F(L),有aprFA A,故apr ̄A A aprFA. 推论 V z E L,F(z)(z)一1的充分与必要条件是VA E F(L),有A apt,A. 必要性.由定理2(iii)知. 一 充分性.设V A E F(L),有A aptFA,由此得V z E L,有 1=I (z)≤aprFI ( )一F(3c)( ),从而有F( )(z)一1. aptFI .由引理2(i)知 定理3如果F满足条件 V z, E L,F(z)(3,):F( )( ), (*) 则 VA E F(L),aptF(aptFA) A aprF(aprFA). 证首先证明A apt,(aptFA).由引理1中(ix)与(ii)和条件(*),有 V.77, E L,(aprF(aprvA))(z)一^ 7’(F(z)( ),apr ̄A( )) ——一 ∈1- 一^口T(F(z)( )),V T(F( )(f),A( ))) yEL £∈L ≥^(V(aT(F(z)( ),T(F(y)( ),A( )))) yE』 t∈L ≥^((drr(F(z)( ),丁(F( )( ),A(z)) 第4期 杨云:基于模糊集值映射的粗糙近似算子 47 一八((a.r(F(z)( ),T(F(z)( ),A(z))≥^A(z)一A(z), Y∈』 Y∈L 从而A aptF(aprFA). 再证明apr (aprrA)≤A.由引理1中(viii)与(i)和条件(*),V 32,Y E L, aprF(aprFA)(z) 一V丁(F( )(Y),aprFA( ))一V T(F( )( ),八aT(F( )(£),A(t))) ∈1 —— ∈1 t∈L —V八T(F( )( ),aT(F( )( ),A(t))≤V T(F(z)( ),口T(F( )( ),A(z)) Y∈』 ,∈1 Y∈』一 一V T(F(x)( ),a了、(F(x)( ),A(z))≤V A( )一A( ), y∈』 y∈1一 于是得aptF(aprFA) A. 定理4设T关于V是无限分配的,如果T和F满足条件 V 37, , ∈L,T(F( )(z),F(z)( ))≤F(x)( ), (**) 则V A∈F(L),有 (i)aprF(aprFA) aptFA; (ii)aprFA aprF(aprFA). 证 (i)设T关于V是无限分配的,利用T的单调性和条件(**)有 V ∈L, aprF(aptFA)(1ft)一V T(F(x)( ),aprFA( )) ∈1 一V丁(F( )( ),V T(F( )(£),A(£))一V V T(F(z)( ),丁(F( )( ),A( )) ∈I— f∈L 』 f∈1 一V V T(T(F(z)( ),F(y)( )),A(t))≤V V丁(F(z)(£),A( )) Y∈Lf∈1 ∈LtE1 一V T(F(x)( ),A( ))一aprFA(z), f∈』 故aptFA aprF(aprFA) (ii)利用引理2(viii),(x)和条件(**),有 (iii)V E L, aptF(aptFA)(z)一人 T(F(z)( ),aprFA( )) Y∈1 —— 一^dT(F(x)(Y),^口T(F(y)( ),A( ))) ∈1一 ∈L 一^^aT(F( )( ),aT(F(y)(z),A( ))) Y∈L ∈』 一八八a (T(F( )( ),F( )(z)),A( )))≥^^aT(F(x)( ),A(z)) ∈』 1 ∈』一 ∈』一 一△ 丁(F( )( ),A(z))一aprrA(z),故aptFA aprF(aprFA). 推论在定理4的条件下,条件(**)成立的充分与必要条件是 VA E F(L),aprF(aprFA) aptFA. 证必要性由定理4知. 充分性.V , ∈L,aprF(apt I )(z)≤(apr I )(z)一F( )( ). 另一方面, aprv(aprrI )( )一V T(F( )(f),aprF (t)) f∈』一 一V丁(F( )(£),F(t)( ))≥T(F(x)(z),F(z)( )). £∈L 故 .Vz,Y, E L, 丁(F( )(z),F( )( ))≤F(z)( ). 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Key words:rough set;Fuzzy set;Fuzzy approximation space;Fuzzy set—valued mapping;lower(upper) approximation operator