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几种典型的分形

2011-01-29 16:20阅读:

 三分康托集

 1883年,德国数学家康托(G.Cantor)提出了如今广为人知的三分康托集。三分康托集是很容易构造的,然而,它却显示出许多最典型的分形特征。它是从单位区间出发,再由这个区间不断地去掉部分子区间的过程

几种典型的分形



构造出来的(如右图)。其详细构造过程是:第一步,把闭区间[0,1]平均分为三段,去掉中间的 1/3 部分段,则只剩下两个闭区间[0,1/3]和[2/3,1]。第二步,再将剩下的两个闭区间各自平均分为三段,同样去掉中间的区间段,这时剩下四段闭区间:[0,1/9],[2/9,1/3],[2/3,7/9]和[8/9,1]。第三步,重复删除每个小区间中间的 1/3 段。如此不断的分割下去, 最后剩下的各个小区间段就构成了三分康托集。 三分康托集的 Hausdorff维数是0.
6309。

Koch 曲线

  1904年,瑞典数学家柯赫构造了 “Koch曲线”几何图形。Koch曲线大于一维,具有无限的长度,但是又小于二维,并且生成的图形的面积为零。它和三分康托集一样,是一个典型的分形。根据分形的次数不同,生成的Koch 曲线也有很多种,比如三次 Koch 曲线,四次 Koch 曲线等。下面以三次 Koch 曲线为例,介绍 Koch 曲线的构造方法,其它的可依此类推。
几种典型的分形 Koch 线
三次Koch曲线的构造过程主要分为三大步骤:第一步,给定一个初始图形——一条线段;第二步,将这条线段中间的 1/3 处向外折起;第三步,按照第二步的方法不断的把各段线段中间的 1/3 处向外折起。这样无限的进行下去,最终即可构造出Koch曲线。其图例构造过程如右图所示(迭代了 6 次的图形)。

Julia 集

  Julia 集是由法国数学家 Gaston Julia 和 Pierre Faton 在发展了复变函数迭代的基础理论后获得的。Julia 集也是一个典型的分形,只是在表达上相当复杂,难以用古典的数学方法描述。
几种典型的分形 Julia
Julia 集由一个复变函数
几种典型的分形
(如左图)
  尽管这个复变函数看起来很简单,然而它却能够生成很复杂的分形图形。
  右图为Julia集生成的图形,由于c可以是任意值,所以当c取不同的值时,生成的Julia集的图形也不相同。

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