Список фракталов по размерности Хаусдорфа - List of fractals by Hausdorff dimension
Бенуа Мандельброт заявил, что « фрактал по определению - это множество, для которого размерность Хаусдорфа-Безиковича строго превышает топологическую размерность ». Здесь представлен список фракталов, упорядоченных по возрастанию размерности Хаусдорфа, с целью визуализации, что значит для фрактала иметь низкую или высокую размерность.
Детерминированные фракталы
Размерность Хаусдорфа (точное значение) |
Размер Хаусдорфа (прибл.) |
Имя | Иллюстрация | Замечания |
---|---|---|---|---|
Рассчитано | 0,538 | Аттрактор Фейгенбаума | Аттрактор Фейгенбаума (см. Между стрелками) - это набор точек, генерируемых последовательными итерациями логистической функции для критического значения параметра , где удвоение периода бесконечно. Это измерение одинаково для любой дифференцируемой и унимодальной функции. | |
0,6309 | Набор кантора | Построен путем удаления центральной трети на каждой итерации. Нигде не плотное и несчетное множество . | ||
0,6942 | Ассиметричный набор Кантора | Измерение не , который является обобщенным канторовым множество с у = 1/4, который имеет ту же длину , на каждом этапе.
Построен путем удаления второй четверти на каждой итерации. Нигде не плотное и несчетное множество . ( золотая резка ). |
||
0,69897 | Вещественные числа с четными десятичными знаками | Подобно набору Кантора . | ||
0,88137 | Спектр гамильтониана Фибоначчи | Исследование спектра гамильтониана Фибоначчи доказывает верхнюю и нижнюю границы его фрактальной размерности в режиме большой связи. Эти оценки показывают, что спектр сходится к явной константе. | ||
0 <D <1 | Обобщенное множество Кантора | Построен путем удаления на й итерации центрального отрезка длины из каждого оставшегося отрезка (длины ). При этом получается обычное канторовское множество . Значение от 0 до 1 дает любую фрактальную размерность . | ||
1 | Множество Смита – Вольтерры – Кантора | Построен путем удаления центрального интервала длины каждого оставшегося интервала на n- й итерации. Нигде не плотно, но имеет меру Лебега 1/2. | ||
1 | Кривая Такаги или Бланманже | На единичном интервале определяется как , где - волновая функция треугольника . Частный случай кривой Такахи-Ландсберга: с . Размерность Хаусдорфа равна для в . (Хант, цит. По Мандельброту). | ||
Рассчитано | 1.0812 | Юля набор z² + 1/4 | Юля поставила на c = 1/4. | |
Решение S из | 1.0933 | Граница фрактала Рози | Фрактальная представление вводится G.Rauzy динамики , связанной с морфизмом Tribonacci: , и . является одним из сопряженных корней . | |
1,12915 | контур острова Госпер | Термин, использованный Мандельбротом (1977). Остров Госпера - это предел кривой Госпера . | ||
Измерено (подсчет коробок) | 1.2 | Набор Дендрита Юлия | Юля установила параметры: Real = 0 и Imaginary = 1. | |
1,2083 | Слово Фибоначчи фрактал 60 ° | Постройте из слова Фибоначчи . См. Также стандартный фрактал слова Фибоначчи.
( золотое сечение ). |
||
1,2108 | Граница ручного двойного дракона | Одна из шести двухповторных плиток на плоскости (может быть выложена двумя своими копиями одинакового размера). | ||
1,26 | Карта Энона | Каноническое отображение Энона (с параметрами a = 1,4 и b = 0,3) имеет размерность Хаусдорфа 1,261 ± 0,003. Разные параметры дают разные значения размеров. | ||
1,2619 | Triflake | Три антиснежинки расположены так, что между антиснежинками образуется коч-снежинка. | ||
1,2619 | Кривая Коха | 3 кривые Коха образуют снежинку Коха или антиснежинку. | ||
1,2619 | граница кривой Тердрагона | L-система: такая же, как кривая дракона с углом = 30 °. Fudgeflake основан на 3 начальных сегментах, помещенных в треугольник. | ||
1,2619 | 2D канторовская пыль | Установлен Кантор в 2-х измерениях. | ||
1,2619 | 2D L-система ветвь | Шаблон разветвления L-Systems с 4 новыми частями, увеличенными на 1/3. Создание паттерна с использованием статистических данных вместо точного самоподобия дает такую же фрактальную размерность. | ||
Рассчитано | 1,2683 | Юля набор z 2 - 1 | Множество Жюли при c = −1. | |
1,3057 | Аполлонийская прокладка | Начиная с 3 касательных кругов, многократно упаковывая новые круги в дополнительные промежутки. Также установлен предел, порожденный отражениями в 4-х касательных друг к другу окружностях. Видеть | ||
1,328 | 5 кругов инверсия фрактал | Множество пределов, порожденное повторными инверсиями по отношению к 5 касательным друг к другу окружностям (красным). Также аполлоническая упаковка. Видеть | ||
1,36521 | Квадратичный остров фон Коха с использованием кривой типа 1 в качестве генератора | Также известна как колбаса Минковского | ||
Рассчитано | 1,3934 | Кролик дуади | Набор Джулии для c = −0,123 + 0,745i. | |
1,4649 | Фрактал Вичека | Построен путем итеративного обмена каждого квадрата крестиком из 5 квадратов. | ||
1,4649 | Квадратичная кривая фон Коха (тип 1) | Можно распознать образец фрактала Вичека (вверху). | ||
1,4961 | Квадрический крест |
Построен путем замены каждого конечного сегмента на поперечный сегмент с коэффициентом 5 1/2 , состоящий из 3 1/3 новых сегментов, как показано на вставке.
Изображения, созданные с помощью Fractal Generator для ImageJ. |
||
1,5000 | функция Вейерштрасса : | Размерность Хаусдорфа функции Вейерштрасса, определяемая с помощью и есть . | ||
1,5000 | Квадратичная кривая фон Коха (тип 2) | Также называется «колбаса Минковского». | ||
1,5236 | Граница кривой Дракона | ср. Чанг и Чжан. | ||
1,5236 | Граница кривой двойного дракона | Может быть построен с двумя кривыми дракона. Одна из шести двухповторных плиток на плоскости (может быть выложена двумя своими копиями одинакового размера). | ||
1,5850 | 3-ветвевое дерево | Каждая ветвь имеет 3 ветви (здесь 90 ° и 60 °). Фрактальная размерность всего дерева - это фрактальная размерность конечных ветвей. NB: дерево с двумя ветвями имеет фрактальную размерность только 1. | ||
1,5850 | Треугольник Серпинского | Также треугольник Паскаля по модулю 2. | ||
1,5850 | Кривая наконечника стрелы Серпинского | Тот же предел, что и у треугольника (см. Выше), но построенный с помощью одномерной кривой. | ||
1,5850 | Граница фрактала Т-квадрат | Размерность самого фрактала (не границы) равна | ||
1,61803 | золотой дракон | Построен из двух одинаковых соотношений и , с . Его размер равен, потому что . С ( Золотое число ). | ||
1,6309 | Треугольник Паскаля по модулю 3 | Для треугольника по модулю k , если k простое число, фрактальная размерность равна (см. Стивен Вольфрам ). | ||
1,6309 | Шестиугольник Серпинского | Встроенный в манере ковра Серпинского , на гексагональной сетке, с 6 гомотетиями соотношения 1/3. Снежинки Коха присутствует во всех масштабах. | ||
1,6379 | Фибоначчи слово фрактал | Фрактал на основе слова Фибоначчи (или последовательности Кролика) Sloane A005614. Иллюстрация: фрактальная кривая после 23 шагов ( F 23 = 28657 сегментов). ( золотое сечение ). | ||
Решение | 1,6402 | Аттрактор IFS с 3 подобиями соотношений 1/3, 1/2 и 2/3 | Обобщение: Обеспечение открытого множества условия выполнено, аттрактор из итерированной системы функции , состоящая из сходства соотношений , имеет размерность Хаусдорфа , решение уравнения , совпадающее с функцией итерации евклидова фактора сжатия: . | |
1,6667 | 32-сегментный квадратичный фрактал (правило масштабирования 1/8) | см. также: File: 32 Segment One Eighth Scale Quadric Fractal.jpg | Построен путем масштабирования 32-сегментного генератора (см. Вставку) на 1/8 для каждой итерации и замены каждого сегмента предыдущей структуры масштабированной копией всего генератора. Показанная конструкция состоит из 4-х генераторных блоков и повторяется 3 раза. Фрактальная размерность теоретической структуры составляет log 32 / log 8 = 1,6667. Изображения, созданные с помощью Fractal Generator для ImageJ. | |
1,6826 | Треугольник Паскаля по модулю 5 | Для треугольника по модулю k , если k простое число, фрактальная размерность равна (см. Стивен Вольфрам ). | ||
Измерено (подсчет коробок) | 1,7 | Аттрактор карты Икеда | Для параметров a = 1, b = 0.9, k = 0.4 и p = 6 на карте Ikeda . Он основан на модели поля взаимодействия плоских волн в оптическом кольцевом лазере. Разные параметры дают разные значения. | |
1,6990 | 50-сегментный квадратичный фрактал (правило масштабирования 1/10) | Построен путем масштабирования генератора из 50 сегментов (см. Вставку) на 1/10 для каждой итерации и замены каждого сегмента предыдущей структуры масштабированной копией всего генератора. Показанная конструкция состоит из 4-х генераторных блоков и повторяется 3 раза. Фрактальная размерность теоретической структуры составляет log 50 / log 10 = 1,6990. Изображения, созданные с помощью Fractal Generator для ImageJ . | ||
1,7227 | Вертушка фрактал | Построен из плитки Вертушка Конвея. | ||
1,7712 | Сфинкс фрактал | Построен с использованием шестиугольной плитки Сфинкса, удаляющей двух из девяти суб-сфинксов. | ||
1,7712 | Hexaflake | Построен путем итеративного обмена каждого шестиугольника на пластинку из 7 шестиугольников. Его граница - чешуйка фон Коха и содержит бесконечное количество снежинок Коха (черных или белых). | ||
1,7712 | Фрактал HI de Rivera | Начиная с единичного квадрата, делящего его размеры на три равные части, чтобы образовать девять самоподобных квадратов с первым квадратом, два средних квадрата (тот, который находится выше, и тот, что ниже центрального квадрата) удаляются в каждом из семи квадратов. исключено, процесс повторяется, так что он продолжается бесконечно. | ||
1,7848 | Кривая фон Коха 85 ° | Обобщение кривой фон Коха с углом a, выбранным от 0 до 90 °. Тогда фрактальная размерность . | ||
1,8272 | Самосогласован- аффинное фрактальное множество | Построить итеративно из массива на квадрате с . Его размерность Хаусдорфа равна с , и это количество элементов в й колонке. Размер коробки подсчета дает другую формулу, следовательно, различное значение. В отличие от самоподобных множеств, хаусдорфова размерность самоаффинных множеств зависит от положения повторяемых элементов, и пока нет формулы для общего случая. | ||
1,8617 | Пентафлейк | Построен путем итеративного обмена каждого пятиугольника на пластинку из 6 пятиугольников. ( золотое сечение ). | ||
решение | 1,8687 | Дерево обезьян | Эта кривая появилась в «Фрактальной геометрии природы» Бенуа Мандельброта (1983). Он основан на 6 сходствах соотношения и 5 подобиях соотношения . | |
1,8928 | Ковер Серпинского | Каждая поверхность губки Менгера представляет собой ковер Серпинского, как и нижняя поверхность трехмерной квадратичной поверхности Коха (тип 1). | ||
1,8928 | 3D пыль Кантора | Кантор установлен в 3-х измерениях. | ||
1,8928 | Декартово произведение кривой фон Коха и множества Кантора | Обобщение: Пусть F × G - декартово произведение двух фрактальных множеств F и G. Тогда . Смотрите также 2D пыль Кантора и канторовский куб . | ||
куда | 1,9340 | Граница кривой C Леви | По оценке Duvall and Keesling (1999). Сама кривая имеет фрактальную размерность 2. | |
2 | Плитка Пенроуза | См. Рамачандрарао, Синха и Саньял. | ||
2 | Граница множества Мандельброта | Граница и само множество имеют одинаковую хаусдорфовую размерность. | ||
2 | Юля набор | Для определенных значений c (включая c, принадлежащую границе множества Мандельброта), множество Жюлиа имеет размерность 2. | ||
2 | Кривая Серпинского | Каждая кривая Пеано, заполняющая плоскость, имеет размерность Хаусдорфа, равную 2. | ||
2 | Кривая Гильберта | |||
2 | Кривая Пеано | И семейство кривых, построенных аналогичным образом, таких как кривые Вундерлиха . | ||
2 | Кривая Мура | Может быть расширен в 3-х измерениях. | ||
2 | Кривая Лебега или кривая z-порядка | В отличие от предыдущих, эта кривая заполнения пространства дифференцируема практически везде. Другой тип может быть определен в 2D. Как и кривая Гильберта, она может быть расширена в 3D. | ||
2 | Кривая дракона | А его граница имеет фрактальную размерность 1,5236270862. | ||
2 | Кривая Тердрагона | L-система: F → F + F - F, угол = 120 °. | ||
2 | Кривая госпера | Его граница - остров Госпер. | ||
Решение | 2 | Кривая, заполняющая снежинку Коха | Предложенный Мандельбротом в 1982 году, он заполняет снежинку Коха . Он основан на 7 подобиях соотношения 1/3 и 6 подобиях соотношения . | |
2 | Тетраэдр Серпинского | Каждый тетраэдр заменен на 4 тетраэдра. | ||
2 | H-фрактал | Также дерево Мандельброта имеет похожий образец. | ||
2 | Дерево Пифагора (фрактал) | Каждый квадрат образует два квадрата с коэффициентом уменьшения . | ||
2 | 2D греческий крест фрактал | Каждый сегмент заменяется крестом, состоящим из 4 сегментов. | ||
Измерено | 2,01 ± 0,01 | Аттрактор Рёсслера | Фрактальная размерность аттрактора Рёсслера немного больше 2. Для a = 0,1, b = 0,1 и c = 14 она оценивается между 2,01 и 2,02. | |
Измерено | 2,06 ± 0,01 | Аттрактор Лоренца | Для параметров , = 16 и . См. McGuinness (1983). | |
2 <D <2.3 | Поверхность пирамиды | Каждый треугольник заменен 6 треугольниками, из которых 4 идентичных треугольника образуют пирамиду на основе ромба, а оставшиеся два остаются плоскими с длиной и относительно треугольников пирамиды. Размерность является параметром, самопересечение происходит для значений больше 2,3. | ||
2,3219 | Фрактальная пирамида | Каждая квадратная пирамида заменяется пятью квадратными пирамидами половинного размера. (В отличие от тетраэдра Серпинского, который заменяет каждую треугольную пирамиду четырьмя треугольными пирамидами половинного размера). | ||
2,3296 | Додекаэдр фрактал | Каждый додекаэдр заменен на 20 додекаэдров. ( золотое сечение ). | ||
2,3347 | 3D квадратичная поверхность Коха (тип 1) | Продолжение в 3D квадратичной кривой Коха (тип 1). На иллюстрации показаны первая (синий блок), вторая (плюс зеленые блоки), третья (плюс желтые блоки) и четвертая (плюс чистые блоки) итерации. | ||
2,4739 | Упаковка аполлонических сфер | Промежуток, оставленный Аполлоническими сферами. Аполлонийская прокладка в 3D. Размерность рассчитана М. Борковеком, В. Де Пари и Р. Пайкертом. | ||
2,50 | 3D квадратичная поверхность Коха (тип 2) | Продолжение в 3D квадратичной кривой Коха (тип 2). На иллюстрации показана вторая итерация. | ||
2,529 | Иерусалимский куб | Итерация n состоит из 8 кубиков итерации n-1 (по углам) и 12 кубов итерации n-2 (связывание углов). Коэффициент сжатия . | ||
2,5819 | Икосаэдр фрактал | Каждый икосаэдр заменен 12 икосаэдрами. ( золотое сечение ). | ||
2,5849 | 3D греческий крест фрактал | Каждый сегмент заменен крестом, состоящим из 6 сегментов. | ||
2,5849 | Октаэдр фрактал | Каждый октаэдр заменен на 6 октаэдров. | ||
2,5849 | поверхность фон Коха | Каждая равносторонняя треугольная грань разрезается на 4 равных треугольника.
Взяв за основу центральный треугольник, сформируйте тетраэдр. Замените треугольное основание четырехгранным «шатром». |
||
2,7095 | Фон Кох в 3D | Начнет с 6-сторонним многогранником, грани которого равнобедренные треугольники со сторонами соотношении 2: 2: 3. Замените каждый многогранник на 3 копии самого себя, на 2/3 меньше. | ||
2,7268 | Губка менгера | А его поверхность имеет фрактальную размерность, равную объему. | ||
3 | 3D кривая Гильберта | Кривая Гильберта расширена до 3-х измерений. | ||
3 | 3D кривая Лебега | Кривая Лебега расширена до 3-х измерений. | ||
3 | 3D кривая Мура | Кривая Мура расширилась до 3-х измерений. | ||
3 | 3D H-фрактал | H-фрактал расширился до 3-х измерений. | ||
(предположительно) | 3 (подлежит подтверждению) | Mandelbulb | Расширение множества Мандельброта (степень 8) в 3-х измерениях |
Случайные и естественные фракталы
Размерность Хаусдорфа (точное значение) |
Размер Хаусдорфа (прибл.) |
Имя | Иллюстрация | Замечания |
---|---|---|---|---|
1/2 | 0,5 | Нули винеровского процесса | Нули Винер процесса (броуновское движение) являются нигде не плотным множеством из меры Лебега 0 с фрактальной структурой. | |
Решение где и | 0,7499 | случайный набор Кантора с 50% - 30% | Обобщение: на каждой итерации длина левого интервала определяется случайной величиной , изменяемым процентным соотношением длины исходного интервала. То же самое для правого интервала со случайной величиной . Его размерность Хаусдорфа удовлетворяет следующее условие: (где есть ожидаемое значение из ). | |
Решение | 1.144 ... | кривая фон Коха со случайным интервалом | Длина среднего интервала - случайная величина с равномерным распределением на интервале (0,1 / 3). | |
Измерено | 1,22 ± 0,02 | Береговая линия Ирландии | Значения фрактальной размерности всего побережья Ирландии были определены Маккартни, Абернети и Голт из Ольстерского университета и студентами теоретической физики в Тринити-колледже в Дублине под руководством С. Хатцлера.
Обратите внимание, что есть заметные различия между неровным западным побережьем Ирландии (фрактальная размерность около 1,26) и гораздо более гладким восточным побережьем (фрактальная размерность 1,10). |
|
Измерено | 1,25 | Береговая линия Великобритании | Фрактальное измерение западного побережья Великобритании, измеренное Льюисом Фри Ричардсоном и приведенное Бенуа Мандельбротом . | |
1,2619 | кривая фон Коха со случайной ориентацией | Здесь вводится элемент случайности, который не влияет на размерность, выбирая на каждой итерации расположение равностороннего треугольника выше или ниже кривой. | ||
1,333 | Граница броуновского движения | (ср. Мандельброт, Лоулер , Шрамм , Вернер ). | ||
1,333 | Полимер в 2D | Подобно броуновскому движению в 2D с несамопересечением. | ||
1,333 | Фронт перколяции в 2D, фронт коррозии в 2D | Фрактальная размерность фронта проникновения через проникновение (доступный периметр) на пороге перколяции (59,3%). Это также фрактальная размерность фронта остановленной коррозии. | ||
1,40 | Кластеры кластеров 2D | При ограничении диффузией кластеры постепенно объединяются в уникальный кластер размером 1,4. | ||
1.5 | График регулярной броуновской функции ( винеровский процесс ) | График функции такой, что для любых двух положительных вещественных чисел и разность их изображений имеет центрированное гауссовское распределение с дисперсией . Обобщение: дробное броуновское движение индекса следует тому же определению, но с вариацией , в этом случае его размерностью Хаусдорфа . | ||
Измерено | 1,52 | Береговая линия Норвегии | См. J. Feder. | |
Измерено | 1,55 | Самопроизвольная прогулка | Случайное блуждание в квадратной решетке, избегает посещения же место дважды, с рутиной «идти обратно» для избежания тупиков. | |
1,66 | Полимер в 3D | Подобно броуновскому движению в кубической решетке, но без самопересечения. | ||
1,70 | Кластер 2D DLA | В двух измерениях кластеры, образованные агрегацией, ограниченной диффузией, имеют фрактальную размерность около 1,70. | ||
1,7381 | Фрактальная перколяция с вероятностью 75% | Модель фрактальной перколяции строится путем постепенной замены каждого квадрата сеткой, в которую помещается случайный набор подквадратов, причем каждый подквадрат сохраняется с вероятностью p . «Почти уверенная» размерность Хаусдорфа равна . | ||
7/4 | 1,75 | Корпус 2D перколяционного кластера | Оболочка или граница перколяционного кластера. Также может быть сгенерирован обходом, генерирующим корпус, или с помощью Schramm-Loewner Evolution. | |
1,8958 | 2D перколяционный кластер | В квадратной решетке ниже порога перколяции сайтов (59,3%) кластер перколяции вторжением имеет фрактальную размерность 91/48. За этим порогом кластер бесконечен, и 91/48 становится фрактальным измерением «просветов». | ||
2 | Броуновское движение | Или случайное блуждание. Размерность Хаусдорфа равна 2 в 2D, в 3D и во всех больших измерениях (К. Фальконер «Геометрия фрактальных множеств»). | ||
Измерено | Около 2 | Распределение скоплений галактик | По результатам исследования Sloan Digital Sky Survey 2005 года. | |
2,5 | Шары из мятой бумаги | При смятии листов разных размеров, но сделанных из одного и того же типа бумаги и с одинаковым соотношением сторон (например, разных размеров в серии ISO 216 A), диаметр полученных таким образом шариков увеличивается до нецелого показателя степени между 2 и 3 будут приблизительно пропорциональны площади листов, из которых сделаны шары. Складки будут образовываться во всех масштабах (см. Универсальность (динамические системы) ). | ||
2,50 | Кластер 3D DLA | В трехмерном пространстве кластеры, образованные агрегацией, ограниченной диффузией, имеют фрактальную размерность около 2,50. | ||
2,50 | Фигура Лихтенберга | Их появление и рост, по-видимому, связаны с процессом агрегации, ограниченной диффузией, или DLA. | ||
2,5 | правильная броуновская поверхность | Функция , дает высоту точки таким образом , что в течение двух заданных положительных приращений и , то имеет центрированный гауссово распределение с дисперсией = . Обобщение: дробное броуновское поверхность индекса следует такое же определение , но с дисперсией , в этом случае его размерности Хаусдорфа . | ||
Измерено | 2,52 | 3D перколяционный кластер | В кубической решетке на пороге перколяции узлов (31,1%) кластер трехмерной перколяции вторжением имеет фрактальную размерность около 2,52. За пределами этого порога кластер бесконечен. | |
Измерено и рассчитано | ~ 2,7 | Поверхность брокколи | Сан-Хун Ким использовал метод прямого сканирования и анализ поперечного сечения брокколи, чтобы сделать вывод, что фрактальная размерность брокколи составляет ~ 2,7. | |
2,79 | Поверхность человеческого мозга | |||
Измерено и рассчитано | ~ 2,8 | Цветная капуста | Сан-Хун Ким использовал метод прямого сканирования и математический анализ поперечного сечения цветной капусты, чтобы сделать вывод, что фрактальная размерность составляет ~ 2,8. | |
2,97 | Поверхность легких | Альвеолы легкого образуют фрактальную поверхность, близкую к 3. | ||
Рассчитано | Мультипликативный каскад | Это пример мультифрактального распределения. Однако, выбирая его параметры определенным образом, мы можем заставить распределение стать монофракталом. |
Смотрите также
Примечания и ссылки
дальнейшее чтение
- Мандельброт, Бенуа (1982). Фрактальная геометрия природы . WH Freeman. ISBN 0-7167-1186-9.
- Пайтген, Хайнц-Отто (1988). Saupe, Дитмар (ред.). Наука о фрактальных изображениях . Springer Verlag. ISBN 0-387-96608-0.
- Барнсли, Майкл Ф. (1 января 1993 г.). Фракталы везде . Морган Кауфманн. ISBN 0-12-079061-0.
- Саповал, Бернард; Мандельброт, Бенуа Б. (2001). Universalités et фракталы: jeux d'enfant ou délits d'initié? . Фламмарион-Champs. ISBN 2-08-081466-4.