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belle 发表于 2007-4-26 14:32

跨越分形(10)————分维

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在Sierpinski三角形中,我们首先作一个完全填充的三角形(二维)。然后,我们从中间移去一个三角形,然后再在剩下的三角形中分别移去一个三角形。最终它的面积等于零了,于是,它的位数自然小于 2 ,但是却永远达不到 1 ,因为,无论何处,它都不接近一条线。所以,它的维数也在2与1之间,经过数学计算,它的真正维数大约是1.5850。
  
  现在你理解了分维的概念了吗?但愿如此吧!尽管这种思想非常奇怪,但却非常美妙,特别对于数学研究来说。你现在明白了吗?如果还不明白的话,回过头,把这部分内容再阅读一遍,相信你会有更多的收获。
  
  现在,你已经了解分维的意思了,那么,怎么计算分维呢?在学习分维的计算方法之前,你应该对代数知识(特别是对数)知识有一定的了解。
  
  假如你把一条直线分为 N 段,那么,你就有了原始直线的 N 个更小的版本,每一个都按照一个比例系数 r 减小,在这里 Nr = 1。对一个正方形来说,也分成几个小的正方形,也让每一正方形的每边的缩放比例为 r 。注意,这个时候 N 和 r 的关系是 Nr^2 = 1。
  
  现在,我们可以归纳出分维来了。假设你把一个 d 维物体分为 N 等份,每一份的缩放比例是 r,二者的关系是 Nr^d = 1。
  
  经过数学计算,我们可以得到 d = (log N) / (log (1/r))。
  
  对于Koch曲线来说,我们把它分成了四个等份,而每一等份是原来尺寸的 (1/3)。所以有 N = 4 和 r = 1/3。运用上面的等式,可以计算 d = (log 4) / (log 3) ≈ 1.261859507143。
  
  在Sierpinski三角形中,我们把三角形分成了三个相等的部分。而每一部分的边长和高只是原先三角形的 (1/2) ,所以 N =3 并且  r = 1/2 ,根据等式计算的结果则是 d = (log 3) / (log 2),结果大约等于 1.584962500721.
  
  现在,你应该知道怎么计算简单的分维了吧?还有很多种方法是专门用来计算非自相似分形的分维数的。在后续的文章中,你将会知道通过分形的方法可以计算海岸线,但是海岸线却并不是真正的自相似,所以必须运用近似计算方法。
  
  现在我们已经知道分形的原理,并且也初步学会了分维的计算,下一步我们要学习什么呢?当然是分形的生成和分形的应用了.

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