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數(shù)學(xué)心

第四百六十四章 謝爾賓斯基三角形(分形)

數(shù)學(xué)心 蔡澤禹 938 2021-03-04 20:26:35

  一維是直線、二維是平面、三維是立體。

  對(duì)于維數(shù)的定義,往往想到的是整數(shù),很少有人能想到分?jǐn)?shù)的。

  但是謝爾賓斯基就發(fā)現(xiàn)了非整數(shù)維度的東西。

  維度還會(huì)有非整數(shù)的維度嗎?如果有,那維度是如何定義的?

  謝爾賓斯基制作了一種特殊的圖形,就是謝爾賓斯基三角形這,是一種分形,它是自相似集的例子。制作方法是,取一個(gè)實(shí)心的等邊三角形。沿三邊中點(diǎn)的連線,將它分成四個(gè)小三角形。去掉中間的那一個(gè)小三角形。對(duì)其余三個(gè)小三角形重復(fù)前面的方式。

  若設(shè)操作次數(shù)為n(每挖去一次中心三角形算一次操作),則剩余三角形面積公式為:4的n次方分之3的n次方。

  它的豪斯多夫維是log(3)/log(2)≈ 1.585。

  謝爾賓斯基墊片的極限圖形的面積趨于零,而小圖形的數(shù)目趨于無(wú)窮,作為小圖形的邊的線段數(shù)目趨于無(wú)窮,實(shí)際上是一個(gè)線集。

  操作n次后邊長(zhǎng)r=(1/2)n,三角形個(gè)數(shù)N(r)=3 n,根據(jù)公式N(r)=1/rD,3n=2Dr,D=ln3/ln2=1.585。

  所以謝爾賓斯基墊片是1.585。它比普通的一維直線占據(jù)了更多空間,但還是沒有二維正方形占據(jù)的那么多,可以用等比數(shù)列的知識(shí)求出他的面積是0。

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