谢尔宾斯基地毯规律 谢尔宾斯基地毯 谢尔宾斯地毯( 二 )


我们发现,只要迭代次数无穷多,这张地毯的面积是趋近于0的,这和科赫雪花周长趋向于无穷大有异曲同工之妙 。
4自相似性
分形结构最大的特点是自相似性:当我们拿出图形的一部分时,它与整体的形状完全一样,只是大小不同 。例如,我们把谢尔宾斯基地毯右上角的小方块拿出来,它和整体是相似的 。再从其中拿出更小的方块,依然和整体是相似的 。

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谢尔宾斯基地毯自相似性
同样,我们可以把科赫雪花不停地放大、再放大,无论多小的一小段,雪花都依然保持了和原来一模一样的崎岖结构 。
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科赫雪花自相似性
5分形图案的维度
我们知道:直线是1维的,平面是2维的,空间是3维的,这称为拓扑维度 。不过要表示分形图案的维度,我们需要用到另一个概念——豪斯多夫维度,它是德国数学家豪斯多夫在1918年提出的,所描述的刚好是自相似图形的特点 。
豪斯多夫维度的定义是:如果能把一个图形按照1:m的比例分割,最后分出n份,那么豪斯多夫维度就是
比如,将一条线段分成按照1:2的比例分割,就能分割成2份 。于是线段的豪斯多夫维度是log22=1;把一个正方形按照1:2的比例分割,就能分割成4份,所以正方形的豪斯多夫维度是log24=2;把一个立方体按照1:2的比例分割,就能分割成8份,立方体的豪斯多夫维度是log28=3 。
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分割图形
按照这样的规律,我们可以计算出科赫雪花和谢尔宾斯基地毯的维度 。科赫雪花每次迭代时相似比为1:3,而且分出了4份,所以豪斯多夫维度为log34=1.26;谢尔宾斯基地毯中的每一小块与全体的相似比为1:3,每张地毯可以分出8个小块,因此豪斯多夫维度是log38=1.89 。
分形曲线的维度居然不是整数,真是匪夷所思!
科学家们还发现:现实生活中小到一片叶子,大到一个星球,它的表面都是崎岖不平的 。曾经,我们研究的几何学都是以光滑的曲线和平面为基础,研究分形结构有助于我们更好的认识真实的世界 。
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菜花的分形结构
艺术家们还构造出了许许多多的分形结构,给我们一种深邃之美 。
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分形艺术
【谢尔宾斯基地毯规律 谢尔宾斯基地毯 谢尔宾斯地毯】佛家说:一花一世界,一叶一菩提 。分形结构正是如此:无论多么细微的部分,总是保留着无限精彩的世界 。