分形

生活中的分形

分形是一个几何对象,可以分为多个部分,每个部分都与原始对象相似。 分形具有无限的细节,并且通常是自相似和缩放的。 在很多情况下, 分形 它们可以通过重复模式、递归或迭代过程生成。

在本文中,我们将告诉您您需要了解的有关分形、它们的特征和重要性的所有信息。

分形的性质

分形几何

表征分形的主要属性是自相似性、无限复杂性和维度。

自相似

自相似性是指图形或轮廓的一部分可以被视为整体的复制品,规模较小。

无限的复杂性

它指的是图形形成过程是递归的。 这意味着当一个过程被执行时,之前执行的过程本身被发现是其过程中的一个子过程。

值得注意的是,在迭代构造数学定义的分形的情况下,要执行的程序是无限的,这导致了无限复杂的结构。

尺寸

与欧几里得几何不同, 分形的维数不一定是整数值。 在这个数学分支中,点的维数为零,线的维数为一维,曲面的维数为二维,体的维数为三维。 在分形维数的情况下,这是一个分数量,表示结构在多大程度上占据了包含它的空间。

分形的例子

分形

研究的第一个分形是康托集、科赫雪花和谢尔宾斯基三角形。 分形可以通过递归过程以几何方式或随机方式获得,并且可以具有自然界中不同类型形状的特征。

分形无处不在. 有许多自然对象因其行为或结构而被视为自然分形,但这些是有限类型的分形,将它们与递归交互创建的数学类型分形区分开来。 这些例子是云和树。

主要特点

分形数学

“分形”一词来自拉丁文fractus,意思是“碎片化”、“破碎”,或者简单地说“破碎”或“破碎”,非常适合具有分数维数的物体。 该术语由 Benoît Mandelbrot 于 1977 年创造,并出现在他的《自然分形几何》一书中。 分形对象的研究通常称为分形几何。

分形是可以在任何尺度上享受自相似性的数学集合,它的维数不是整数,或者如果是,它们也不是普通的整数。 它是自相似的事实意味着分形对象不依赖于观察者本身,也就是说,如果我们采取某种分形, 我们可以验证,当我们放大倍数时,绘制的结果和第一次一样。 如果我们放大 1000 倍,我们验证了相同的属性,所以如果我们增加 n,绘图是相同的,所以部分和整体相似。

当一个集合或对象随着测量仪器的规模减小而变得任意大时,就说它是分形的。 有许多普通物体由于其结构或行为而被认为是自然的。即使我们不认识他们。 云、山、海岸线、树木和河流都是自然分形,尽管是有限的,因此不是理想的,不像数学分形享受无穷大并且是理想的。

分形与科学

分形艺术与数学密切相关,尤其是几何学,因为顾名思义,它使用了分形的概念。 分形基于自相关几何图案的不断重复,即部分等于整体。

在构造谢尔宾斯基三角形时,从一个等边三角形,取其中点,形成一个新的等边三角形,并消除中心点。 然后对每个剩余的三角形做同样的事情, 等等,所以它被认为是分形的。 发现被称为分形的数学形式的 Benoit Mandelbrot 因癌症去世,享年 85 岁。 Mandelbrot 是法国和美国公民,他开发了分形作为一种数学方法来理解自然的无限复杂性。

为了解决从一般到特殊的分类,我们可以将它们分为两大类:确定性分形(又可以是代数或几何)和非确定性分形(也称为随机分形)。

线性分形是随着尺度变化而构建的,也就是说,它们在所有尺度上都是相同的。 另一方面,非线性分形, 源于复杂的扭曲,或者顾名思义, 使用混沌数学中的一个术语,非线性失真。

日常生活

大多数纯数学和自然对象都是非线性的。 在数学中,自相似性,有时称为自相似性,是一个对象(称为自相似对象)的属性,其中整体与同一部分完全或近似相似,例如当整体与一个或多个在其部分的形状。

分形的特征是周长趋于无穷大 通过连续迭代添加越来越小的细节. 然而,这条曲线不与外接初始三角形的圆的任何时间约束重叠。 云、山、循环系统、海岸线或雪花都是天然的分形。 这种表示是近似的,因为理想对象的属性(例如无限细节)在本质上是有限的。

分形几何试图对许多自然现象和科学实验进行建模和描述,并在短短几年内成为 科学家、医生、艺术家、社会学家、经济学家、气象学家、音乐家、计算机科学家使用的多学科工具等等。

我希望通过这些信息,您可以了解更多关于分形及其特征的信息。


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