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分形理论几种典型的分形

2017-08-02 13:42:48  来源:量化投资  本篇文章有字,看完大约需要5分钟的时间

分形理论几种典型的分形

时间:2017-08-02 13:42:48  来源:量化投资

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1、三分康托集

1883年,德国数学家康托(GCantor )提出了如今广为人知的三分康托集。三分康托集是很容易构造的,然而它却显示出许多最典型的分形特征。它是从单位区间出发,再由这个区间不断地去掉部分子区间的过程构造出来的,如图14-1所示。

三分康托集

图14-1 三分康托集

其详细构造过程如下:

(1)把闭区间[0,1]平均分为3段,去掉中间的1/3部分段,则只剩下两个闭区间[0,1/3]和[2/3,1]。

(2)再将剩下的两个闭区间各自平均分为3段,同样去掉中间的区间段,这时剩下4段闭区间:[0,1/9], [2/9,1/3], [2/3,7/9]和[8/9,1]。

(3)重复删除每个小区间中间的1/3段。如此不断地分割下去,最后剩下的各个小区间段就构成了三分康托集。三分康托集的Hausdorff维数是0.6309。

2、Koch曲线

1904年,瑞典数学家柯赫构造了Koch曲线几何图形。Koch曲线大于一维,具有无限的长度,但是又小于二维,并且生成的图形的面积为零。它和三分康托集一样,是一个典型的分形。根据分形的次数不同,生成的Koch曲线也有很多种,如三次Koch曲线、四次Koch曲线等。

三次Koch曲线的构造过程主要分为三大步骤:

(1)给定一个初始图形—一条线段。

(2)将这条线段中间的1/3处向外折起。

(3)按照第(2)步的方法不断地把各段线段中间的1/3处向外折起。这样无限地进行下去,最终即可构造出Koch曲线。其图例构造过程如图14-2所示。

Koch曲线

图14-2 Koch曲线

3、Julia集

Julia集是由法国数学家Gaston Julia和Pierre Faton在发展了复变函数迭代的基础理论后获得的。Julia集也是一个典型的分形,只是在表达上相当复杂,难以用古典的数学方法描述。

Julia集由一个复变函数:ƒ(z)z²+c(c为常数)生成,尽管这个复变函数看起来很简单,然而它却能够生成很复杂的分形图形。如图14-3所示为Julia集生成的图形,由于c可以是任意值,所以当c取不同的值时,生成的Julia集的图形也不相同。

Julia集生成的图形

图14-3 Julia集生成的图形


来源:量化投资 编辑:零点财经

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