什么是分形??

2024-05-18 17:31

1. 什么是分形??

"分形"这个名词,是由IBM公司研究中心物理部研究员暨哈佛大学数学系教授曼德勃罗特(B.Mandelbort)于1975年提出的.其原义是"不规则的 分数的 支离破碎的"物体.1977年他出版了第一本著作.分形理论诞生后,人们开始认识应当把它作为工具去研究自然界的各种课题.于是"分形学"的应用获得了长足的发展."分形"理论和应用涉及的面很广,理论的数学和专业性很强,在这里就略去了.

什么是分形??

2. 什么是分形

维数和测量有着密切的关系,下面我们举例说明一下分维的概念。

当我们画一根直线,如果我们用 0维的点来量它,其结果为无穷大,因为直线中包含无穷多个点;如果我们用一块平面来量它,其结果是 0,因为直线中不包含平面。那么,用怎样的尺度来量它才会得到有限值哪?看来只有用与其同维数的小线段来量它才会得到有限值,而这里直线的维数为 1(大于0、小于2)。

对于我们上面提到的Koch曲线,其整体是一条无限长的线折叠而成,显然,用小直线段量,其结果是无穷大,而用平面量,其结果是 0(此曲线中不包含平面),那么只有找一个与“寇赫岛”曲线维数相同的尺子量它才会得到有限值,而这个维数显然大于 1、小于 2,那么只能是小数了,所以存在分维。经过计算“寇赫岛”曲线的维数是1.2618……。

3. 什么是分形(物理学)?

曼德勃罗曾经为分形下过两个定义:

(1)满足下式条件 

Dim(A)>dim(A) 

的集合A,称为分形集。其中,Dim(A)为集合A的Hausdoff维数(或分维数),dim(A)为其拓扑维数。一般说来,Dim(A)不是整数,而是分数。 

(2)部分与整体以某种形式相似的形,称为分形。 

然而,经过理论和应用的检验,人们发现这两个定义很难包括分形如此丰富的内容。实际上,对于什么是分形,到目前为止还不能给出一个确切的定义,正如生物学中对“生命”也没有严格明确的定义一样,人们通常是列出生命体的一系列特性来加以说明。对分形的定义也可同样的处理。 

(i)分形集都具有任意小尺度下的比例细节,或者说它具有精细的结构。 

(ii)分形集不能用传统的几何语言来描述,它既不是满足某些条件的点的轨迹,也不是某些简单方程的解集。 

(iii)分形集具有某种自相似形式,可能是近似的自相似或者统计的自相似。 

(iv)一般,分形集的“分形维数”,严格大于它相应的拓扑维数。 

(v)在大多数令人感兴趣的情形下,分形集由非常简单的方法定义,可能以变换的迭代产生。

什么是分形(物理学)?

4. 分形是什么,股市里面的分形,有谁知道

分形在缠论里有很细的讲述和划分。但不建议研究分形这东西,对你没有好处。
其实做交易大道至简,作为普通人应该去看日线,周线级别的周期,甚至更大的周期,小周期对你毫无意义,并且也是浪费时间。
交易很难,如果没有老师仅靠自己,成功率不到1%,如果有老师带,成功率可以提高到10%到30%。
所以建议,如果你是一个人做交易的话,不要研究什么技术,什么指标,那些对大部分人来说都是陷阱,技术、指标都是给有能力的人玩的。
做交易看只看K线和均线就足够了,均线只用看一两根就行了,不要看小于60日的均线。
建议看看这篇帖子《最好的事业,竟然成了绝大多数人亏损的根源》,还有刀疤老二写的帖子。
这是过来人对你的建议,希望你不要走那些不必要的弯路。

5. 什么是分形数学

普通几何学研究的对象,一般都具有整数的维数。比如,零维的点、一维的线、二维的面、三维的立体、乃至四维的时空。在20世纪70年代末80年代初,产生了新兴的分形几何学(fractal geometry),空间具有不一定是整数的维,而存在一个分数维数。这是几何学的新突破,引起了数学家和自然科学者的极大关注。根据物理学家李荫远院士的建议,大陆将fractal一开始就定译为“分形”,而台湾学者一般将fractal译作“碎形”。

目录

分形几何的产生
两名数学家的贡献
芒德勃罗和电子计算机对分形几何的影响
分形几何的内容
关于维数
维数和测量的关系
分形几何学的应用
分形几何的意义
 编辑本段分形几何的产生
  客观自然界中许多事物,具有自相似的“层次”结构,在理想情况下,甚至具有无穷层次。适当的放大或缩小几何尺寸,整个结构并不改变。不少复杂的物理现象,背后就是反映着这类层次结构的分形几何学。   客观事物有它自己的特征长度,要用恰当的尺度去测量。用尺来测量万里长城,嫌太短;用尺来测量大肠杆菌,又嫌太长。从而产生了特征长度。还有的事物没有特征尺  分形几何
度,就必须同时考虑从小到大的许许多多尺度(或者叫标度),这叫做“无标度性”的问题。 如物理学中的湍流,湍流是自然界中普遍现象,小至静室中缭绕的轻烟,巨至木星大气中的涡流,都是十分紊乱的流体运动。流体宏观运动的能量,经过大、中、小、微等许许多度尺度上的漩涡,最后转化成分子尺度上的热运动,同时涉及大量不同尺度上的运动状态,就要借助“无标度性”解决问题,湍流中高漩涡区域,就需要用分形几何学。
编辑本段两名数学家的贡献
  在二十世纪七十年代,法国数学家芒德勃罗(B.B.Mandelbrot)在他的著作中探讨了“英国的海岸线有多长”这个问题。这依赖于测量时所使用的尺度。   如果用公里作测量单位,从几米到几十米的一些曲折会被忽略;改用米来做单位,测得的总长度会增加,但是一些厘米量级以下的就不能反映出来。由于涨潮落潮使海岸线的水陆分界线具有各种层次的不规则性。海岸线在大小两个方向都有自然的限制,取不列颠岛外缘上几个突出的点,用直线把它们连起来,得到海岸线长度的一种下界。使用比这更长的尺度是没有意义的。还有海沙石的最小尺度是原子和分子,使用更小的尺度也是没有意义的。在这两个自然限度之间,存在着可以变化许多个数量级的“无标度”区,长度不是海岸线的定量特征,就要用分维。   数学家柯赫(Koch)从一个正方形的“岛”出发,始终保持面积不变,把它的“海岸线”变成无限曲线,其长度也不断增加,并趋向于无穷大。以后可以看到,分维才是“Koch岛”海岸线的确切特征量,即海岸线的分维均介于1到2之间。   这些自然现象,特别是物理现象和分形有着密切的关系,银河系中的若断若续的星体分布,就具有分维的吸引子。多孔介质中的流体运动和它产生的渗流模型,都是分形的研究对象。这些促使数学家进一步的研究,从而产生了分形几何学。
编辑本段芒德勃罗和电子计算机对分形几何的影响
  电子计算机图形显示协助了人们推开分形几何的大门。这座具有无穷层次结构的宏伟建筑,每一个角落里都存在无限嵌套的迷宫和回廊,促使数学家和科学家深入研究。   法国数学家芒德勃罗这位计算机和数学兼通的人物,对分形几何产生了重大的推动作用。他在1975、1977和1982年先后用法文和英文出版了三本书,特别是《分形:形、机遇和维数》以及《自然界中的分形几何学(Fractal Geometry of Nature)》,开创了新的数学分支:分形几何学。“分形”(fractal)这个词正是芒德勃罗在1975年造出来的,词根是拉丁文的fractus,是“破碎”的意思。
编辑本段分形几何的内容
  分形几何学的基本思想是:客观事物具有自相似的层次结构,局部与整体在形态、功能、信息、时间、空间等方面具有统计意义上的相似性,称为自相似性。例如,一块磁铁中的每一部分都像整体一样具有南北两极,不断分割下去,每一部分都具有和整体磁铁相同的磁场。这种自相似的层次结构,适当的放大或缩小几何尺寸,整个结构不变。
编辑本段关于维数
  维数是几何对象的一个重要特征量,它是几何对象中一个点的位置所需的独立坐标数目。在欧氏空间中,人们习惯把空间看成三维的,平面或球面看成二维,而把直线或曲  分形几何作品
线看成一维。也可以稍加推广,认为点是零维的,还可以引入高维空间,对于更抽象或更复杂的对象,只要每个局部可以和欧氏空间对应,也容易确定维数。但通常人们习惯于整数的维数。   分形理论认为维数也可以是分数,这类维数是物理学家在研究混沌吸引子等理论时需要引入的重要概念。为了定量地描述客观事物的“非规则”程度,1919年,数学家从测度的角度引入了维数概念,将维数从整数扩大到分数,从而突破了一般拓扑集维数为整数的界限。
编辑本段维数和测量的关系
  维数和测量有着密切的关系,下面我们举例说明一下分维的概念。   当我们画一根直线,如果我们用 0维的点来量它,其结果为无穷大,因为直线中包含无穷多个点;如果我们用一块平面来量它,其结果是 0,因为直线中不包含平面。那么,用怎样的尺度来量它才会得到有限值哪?看来只有用与其同维数的小线段来量它才会得到有限值,而这里直线的维数为 1(大于0、小于2)。   对于我们上面提到的Koch曲线,其整体是一条无限长的线折叠而成,显然,用小直线段量,其结果是无穷大,而用平面量,其结果是 0(此曲线中不包含平面),那么只有找一个与“寇赫岛”曲线维数相同的尺子量它才会得到有限值,而这个维数显然大于 1、小于 2,那么只能是小数了,所以存在分维。经过计算“寇赫岛”曲线的豪斯多夫维数(分维数)为d=log(4)/log(3)=1.26185950714...   定义 设分成的最小的闭集(区间,圆面,球体)占全集的1/δ,充满全集的最小闭集的个数为N,若极限D=(δ→0)ln(N)/ln(1/δ)存在,则称D为此集合的分形维数。
编辑本段分形几何学的应用
  分形几何学已在自然界与物理学中得到了应用。如在显微镜下观察落入溶液中的一粒花粉,会看见它不间断地作无规则运动(布朗运动),这是花粉在大量液体分子的无规则碰撞(每秒钟多达十亿亿次)下表现的平均行为。布朗粒子的轨迹,由各种尺寸的折线连成。只要有足够的分辨率,就可以发现原以为是直线段的部分,其实由大量更小尺度的折线连成。这是一种处处连续,但又处处无导数的曲线。这种布朗粒子轨迹的分维是 2,大大高于它的拓扑维数 1.   在某些电化学反应中,电极附近沉积的固态物质,以不规则的树枝形状向外增长。受到污染的一些流水中,粘在藻类植物上的颗粒和胶状物,不断因新的沉积而生长,成为带有许多须须毛毛的枝条状,就可以用分维。   自然界中更大的尺度上也存在分形对象。一枝粗干可以分出不规则的枝杈,每个枝杈继续分为细杈……,至少有十几次分支的层次,可以用分形几何学去测量。   有人研究了某些云彩边界的几何性质,发现存在从 1公里到1000公里的无标度区。小于 1公里的云朵,更受地形概貌影响,大于1000公里时,地球曲率开始起作用。大小两端都受到一定特征尺度的限制,中间有三个数量级的无标度区,这已经足够了。分形存在于这中间区域。   近几年在流体力学不稳定性、光学双稳定器件、化学震荡反映等试验中,都实际测得了混沌吸引子,并从实验数据中计算出它们的分维。学会从实验数据测算分维是最近的一大进展。分形几何学在物理学、生物学上的应用也正在成为有充实内容的研究领域。
编辑本段分形几何的意义
  上世纪80年代初开始的“分形热”经久不息。分形作为一种新的概念和方法,正在许多领域开展应用探索。美国物理学大师约翰·惠勒说过:今后谁不熟悉分形,谁就不能被称为科学上的文化人。由此可见分形的重要性。   中国著名学者周海中教授认为:分形几何不仅展示了数学之美,也揭示了世界的本质,还改变了人们理解自然奥秘的方式;可以说分形几何是真正描述大自然的几何学,对它的研究也极大地拓展了人类的认知疆域。   分形几何学作为当今世界十分风靡和活跃的新理论、新学科,它的出现,使人们重新审视这个世界:世界是非线性的,分形无处不在。分形几何学不仅让人们感悟到科学与艺术的融合,数学与艺术审美的统一,而且还有其深刻的科学方法论意义。 
http://baike.baidu.com/view/44498.htm

什么是分形数学

6. 分形学是什么

分形几何学是一门以不规则几何形态为研究对象的几何学。相对于传统几何学的研究对象为整数维数,如,零维的点、一维的线、二维的面、三维的立体乃至四维的时空。分形几何学的研究对象为非负实数维数,如0.63、1.58、2.72、log2/log3(参见康托尔集)。因为它的研究对象普遍存在于自然界中,因此分形几何学又被称为“大自然的几何学”。

一个数学意义上分形的生成是基于一个不断迭代的方程式,即一种基于递归的反馈系统。分形有几种类型,可以分别依据表现出的精确自相似性、半自相似性和统计自相似性来定义。虽然分形是一个数学构造,它们同样可以在自然界中被找到,这使得它们被划入艺术作品的范畴。分形在医学、土力学、地震学和技术分析中都有应用。

简单的说,分形就是研究无限复杂具备自相似结构的几何学。

是大自然复杂表面下的内在数学秩序。
分形几何学是一门以不规则几何形态为研究对象的几何学。相对于传统几何学的研究对象为整数维数,如,零维的点、一维的线、二维的面、三维的立体乃至四维的时空。分形几何学的研究对象为非负实数维数,如0.63、1.58、2.72、log2/log3(参见康托尔集)。因为它的研究对象普遍存在于自然界中,因此分形几何学又被称为“大自然的几何学”。

一个数学意义上分形的生成是基于一个不断迭代的方程式,即一种基于递归的反馈系统。分形有几种类型,可以分别依据表现出的精确自相似性、半自相似性和统计自相似性来定义。虽然分形是一个数学构造,它们同样可以在自然界中被找到,这使得它们被划入艺术作品的范畴。分形在医学、土力学、地震学和技术分析中都有应用。

由来
分形几何学
分形几何学
客观自然界中许多事物,具有自相似的“层次”结构,在理想情况下,甚至具有无穷层次。适当的放大或缩小事物的几何尺寸,整个结构并不改变。不少复杂的物理现象,背后就是反映着这类层次结构的分形几何学。

客观事物都有它自己的特征尺度,要用恰当的尺度去测量。用尺子来测量万里长城,嫌太短,而用来测量大肠杆菌,又嫌太长。还有的事物没有特征尺度,就必须同时考虑从小到大的许许多多尺度(或者叫标度),这就是“无标度性”的问题。

湍流是自然界中普遍现象,小至静室中缭绕的轻烟,巨至木星大气中的涡流,都是十分紊乱的流体运动。流体宏观运动的能量,经过大、中、小、微等许多多度尺度上的漩涡,最后转化成分子尺度上的热运动,同时涉及大量不同尺度上的运动状态。要描述湍流现象就需要借助流体的的“无标度性”,而湍流中高漩涡区域,就需要用到分形几何学。

7. 什么是分形几何?

我们在学校里学习的可以说都是经典几何学,以规则且光滑的几何图形,如球面、双曲面、马鞍面、花瓶表面等几何图形为研究对象。但自然界中大量存在的事物或数学模型却是极不规则、极不光滑的。如山峦、河流里的旋涡、海岸、云朵及土地龟裂的裂纹、玻璃窗上的冰花等。这些图形使传统的几何学和古典数学显得有些束手无策。
当你漫步在海滩时,你可曾想过海岸线有多长吗?冬天,当雪花落下来时,你可曾留心过每个雪花的轮廓曲线是什么样的吗?这些不规则,但又很常见的图形,虽不会引起常人的重视,但这些问题在当代数学家芒德勃罗的眼中却有着不同的意义。他根据长期观察分析、收集与总结,创立了分形几何,很快,就引起了许多学科的关注,这是由于分形几何不仅在理论上,而且在实际生活中都具有重要价值。
分形几何是一门边缘学科,有着极其广泛的应用。比如,近年在研究治疗癌症的过程中,人们认为癌具有自相似性。癌细胞发育停滞,而分裂速度异常快,不规则、不协调,一片混乱,在“癌区”存在着“癌变分形元”。研究人员设法促进癌的分化发育,以突破滞点。目前许多药物与疗法正是根据这一原理进行的。
在上世纪70年代中期以前,芒德勃罗一直使用英文fractional一词来表示他的分形思想。因此,取拉丁词之头,采英文之尾的fractal,本意是不规则的、破碎的、分离的。芒德勃罗是想用此词来描述传统几何学所不能描述的一大类复杂无章的几何对象。例如,弯弯曲曲的海岸线、起伏不平的山脉、粗糙不堪的断面、变幻无常的浮云、九曲回肠的河流、纵横交错的血管、令人眼花缭乱的满天繁星等。它们的特点是,极不规则或极不光滑。直观而粗略地说,这些对象都是分形几何体。
中国著名学者周海中教授认为:分形几何不仅展示了数学之美,也揭示了世界的本质,还改变了人们理解自然奥秘的方式;可以说分形几何是真正描述大自然的几何学,对它的研究也极大地拓展了人类的认知疆域。
分形几何学作为当今世界十分风靡和活跃的新理论、新学科,它的出现,使人们重新审视这个世界:世界并非线性的一成不变,分形无处不在。分形几何学不仅让人们感悟到科学与艺术的融合,数学与艺术审美的统一,而且还有其深刻的科学方法与意义。
无尽相似的艺术

什么是分形几何?

8. 什么叫分形结构?

什么叫分形结构呢?举个例子最容易理解这个数学名词:地图上的海岸线就是天然存在的分形的一个佳例:在不同标度上描绘的海岸线图,全部显示出相似的湾、岬分布,每一个湾都有它自己的小湾和小岬,这些小湾和小岬又有更小的湾和岬,以此类推,无穷无尽。用数学家的话来说,它们具有有限的面积,却有无限的周长。日常见到的雪花和云等都具有分形结构。 

艺术家们开始用“奇怪吸引子”理论和“分形结构”理论解释他们的工作;音乐家将一个优美的旋律看作一个“奇怪吸引子”,可以谱出无限多的乐曲;画家将一个美丽的物体形状(例如人体、花朵)看作一个“奇怪吸引子”——它同样可以组成无限多的美术作品。
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