以豪斯多夫维度排序的分形列表

本华·曼德博所说:“分形的定义是豪斯多夫-贝西科维奇维度严格大于拓扑维度的集合。”[1] 本文的分形列表以豪斯多夫维度升序排列,展示所谓分形维度的意义。

定分形

豪斯多夫维度
(精确值)
豪斯多夫维度
(近似值)
名称图片注释
计算得到0.538费根鲍姆吸引子费根鲍姆吸引子(见箭头之间)是临界参数值逻辑斯谛映射连续迭代产生的点的集合,其周期减半是无限的。这个维度对任何可微函数和单峰函数都一样。[2]
0.6309康托尔集每次迭代都会去掉中间的三分之一。无处稠密集,不可数集
0<D<11维广义对称康托尔集在第n次迭代时,从长度为的每个剩余区间中移除长度为的中心区间。将产生康托尔集。将在0,1之间变化可以得到任何分形维度[3]
0.6942(1/4, 1/2)不对称康托尔集每次迭代去除第二个四分之一份得到。[4]

黄金比例)。

0.6989710进制基数为偶数的实数康托尔集类似。[5]
0.88137斐波那契哈密顿谱对斐波那契哈密顿频谱的研究,可得其在大耦合机制下的分形维度的上下界。它们表明谱收敛于常数。[6]
1史密斯-沃尔泰拉-康托尔集在第n次迭代时,每个剩余区间中删除长的中心区间。无处稠密,勒贝格测度1/2
1牛奶冻曲线在单位区间上的定义是,其中三角波函数。不是曼德尔布罗分形,因为其拓扑维度也是1.[7]牛奶冻曲线的特例:时,豪斯多夫维度等于(曼德尔布罗引Hunter[8])。
计算得到1.0812z² + 1/4的朱利亚集合f(z) = z2 + 1/4的朱利亚集。[9]
s的解1.0933罗兹分形的边界G.Rauzy提出了与Tribonacci态射有关的动力学分形表示法:[10][11] 的共轭根之一。
1.12915高斯帕曲线高斯帕岛是高斯帕曲线的极限。
分格测量1.2树突朱利亚集f(z) = z2 + i的朱利亚集。
1.2083斐波那契字分形60°斐波那契字构建。另见标准斐波那契字分形

黄金比例)。

1.2108tame twindragon的边界平面上6个2-rep-tile之一(可分为2片更小的自相似子图)[12][13]
1.26厄农映射规范厄农映射(参数a = 1.4;b = 0.3)的豪斯多夫维度为1.261 ± 0.003。不同参数会产出不同维度。
1.2619TriflakeThree anti-snowflakes arranged in a way that a koch-snowflake forms in between the anti-snowflakes.
1.2619科赫曲线3片反雪花的排列方式是在反雪花之间形成科赫曲线。
1.2619Terdragon曲线的边界L系统:与龙兴曲线相同,角度= 30°。Fudgeflake基于三角形中的3条初始线段。
1.26192D康托尔集
1.26192DL系统分支L系统,分支图案有4个1/3大的新片段。以统计而非精确自相似生成图案,可得到相同的分形维度。
计算得到1.2683z2  1的朱利亚集f(z) = z2 - 1的朱利亚集。[9]
1.3057阿波罗分形垫从3个相切的圆开始,反复将新的圆填入互补的间隙。也是由4个互切圆的反射产生的极限集。见[9]
1.3285反演圆分形相对于5个互切圆(红色)的迭代反演产生的极限集。也是阿波罗分形垫。见[14]
1.36521[15]平方科赫岛,生成自一型曲线也称为闵可夫斯基香肠
计算得到1.3934杜阿迪兔f(z) = -0.123 + 0.745i的朱利亚集。[9]
1.4649维则克分形每个方格由5个交叉方格反复交换而成。
1.4649平方科赫曲线(1型)可以看出维则克分形的结构(如上)。
1.4961四角十字架
四角十字架是通过将3段生成线段缩放为51/2,再添加3个完整单元(每个原线段一个),再加上三分之一的缩放单元(蓝),以增加原线段(紫)基的长度。
每个方格由5个交叉方格反复交换而成。
1.5000魏尔施特拉斯函数魏尔施特拉斯函数图像的豪斯多夫维度由定义。[16][17]
1.5000平方科赫曲线(2型)也称为“闵可夫斯基香肠”。
1.5236龙形曲线的边界cf. Chang & Zhang.[18][13]
1.5236双龙曲线的边界可由两条龙兴曲线构造。平面上6个2-rep-tile之一(可由两个大小相等的自相似部分组成)。[12]
1.58503支树 每个树枝都有3个分支(此处为 90°和 60°)。整棵树的分形维度就是末端树枝的分形维度。注意:2支树的分形维度只有1。
1.5850谢尔宾斯基三角形是帕斯卡三角模2的极限形。
1.5850谢尔宾斯基曲线极限与上方的三角相同,但由一维曲线构建。
1.5850T方形分形的边界分形本身的维度(不是边界)是
1.61803黄金龙形曲线由相似比为构造。维度等于,因为

黄金比例)。

1.6309帕斯卡三角模3对于k模三角形,若k为质数,则分形维度为(参史蒂芬·沃尔夫勒姆[19])。
1.6309谢尔宾斯基六边形谢尔宾斯基地毯的方式,在六边形网格上绘制的6个相似比为1/3的模拟图。科赫曲线见于所有尺度。
1.6379斐波那契词分形基于斐波那契词Sloane A005614的分形。图片为23步后的分形曲线F23 = 28657组分)。[20]

黄金比例)。

的解1.6402有1/3、1/2、2/3 三种相似比的迭代函数系统推广:只要开集条件成立,由比率的n个相似图形组成的迭代函数系统的吸引子具有豪斯多夫维度,满足的方程与欧几里得缩放因子的迭代函数重合:[5]
1.666732段四边形分形(1/8比例)
32段1/8比例四边形分形生成
每次迭代将32段生成线段(见图)缩放1/8,并用整个生成线段的缩放拷贝替换前一个结构的每一段。所示结构由4个生成单元组成,并迭代3次。理论结构的分形维度为log 32/log 8 = 1.6667。
1.6826帕斯卡三角模5对于k模三角形,若k为质数,则分形维度为(参史蒂芬·沃尔夫勒姆[19])。
网格测量法1.7池田函数吸引子池田函数参数取a=1、b=0.9、k=0.4、p=6时的图案。其来自光学环形激光器中平面波相互作用场的模型。不同的参数会产生不同的值。[21]
1.699050段四边形分形(1/10比例)每次迭代将50段生成线段(见图)缩放1/10,并用整个生成线段的缩放拷贝替换前一个结构的每一段。所示结构由4个生成单元组成,并迭代3次。理论结构的分形维度为log 50/log 10 = 1.6990。[22]
50段分形的生成。
1.7227针轮分形由康威的针轮平铺构建而来。
1.7712斯芬克斯分形由斯芬克斯六联钻石构建而来,去除了9个子部分中的2个。[23]
1.7712六联雪花由7个六边形组分迭代交换每个六边形而成,其边界为科赫片,包含无穷多科赫雪花(黑或白)。
1.7712Fractal H-I de Rivera从单位正方形开始,将其三等分,形成九个自相似正方形。在未消除的7个小正方形中,再去掉上下中间的两个,这样无限重复。
1.7848科赫曲线85°科赫曲线的推广,角度a在0到90°之间。分形维度为
1.8272仿射分形集从正方形上的矩阵迭代而来,豪斯多夫维度等于[5],且是第th列的元素个数。计盒维数给出的公式不一样,因此值也不同。不同于自相似集,自仿射分形集的豪斯多夫维度取决于迭代元素的位置,到目前还没有一般公式。
1.8617五联雪花通过交替迭代6个五边形中的每个五边形构建。

黄金比例)。

的解1.8687猴子树见于本华·曼德博的《自然分形几何》(1983),基于相似比为的6个图和相似比为的5个图。[24]
1.8928谢尔宾斯基地毯门格海绵的每个面都是谢尔宾斯基地毯,与三维平方科赫曲面(1型)的底面一样。
1.89283D 康托尔集
1.8928科赫曲线康托尔集的笛卡儿积推广:令F×G为分形集F、G的笛卡儿积,则[5]另见2D康托尔集康托尔体
,其中1.9340莱维C形曲线的边界Duvall & Keesling (1999)估计。曲线本身的分形维度为2。
2彭罗斯密铺参见Ramachandrarao, Sinha & Sanyal。[25]
2曼德博集合的边界边界与集合本身有相同的豪斯多夫维度。[26]
2朱利亚集合对于确定的c值(包括属于曼德博集边界的c),朱利亚集的维度为2.[26]
2谢尔宾斯基曲线所有能填满平面的空间填充曲线的豪斯多夫维度都是2。
2希尔伯特曲线
2皮亚诺曲线还有以类似方法构建的曲线族,如Wunderlich曲线。
2摩尔曲线可扩展到3维。
2勒贝格曲线或Z阶曲线与前几种不同的是,这种空间填充曲线几乎处处可导。另一种类型可定义在二维中。与希尔伯特曲线一样,也可扩展到三维空间。[27]
2龙形曲线其边界的分形维度为1.5236270862。[28]
2双龙曲线L系统:F  F + F  F, angle = 120°.
2高斯帕曲线曲边界为高斯帕岛。
的解2填充科赫曲线的曲线曼德博提出于1982年,[29]填充了科赫曲线。基于7个相似比为1/3的部分和6个相似比为的部分。
2谢尔宾斯基四面体每个四面体都被替代为4个更小的四面体。
2H树与之有相似模式的有曼德博树。
2毕达哥拉斯树每个正方形都以的比例扩张出两个小正方形。
22D希腊十字分形每段由4段组成的十字形取代。
测量得到2.01 ±0.01若斯叻吸引子若斯叻吸引子的分数维度略大于2,在a=0.1、b=0.1、c=14时大约位于2.01到2.02之间。[30]
测量得到2.06 ±0.01洛伦茨吸引子对于参数。见McGuinness (1983)[31]
2<D<2.3金字塔表面每个三角形由6个小三角形代替,其中4个组成菱形金字塔,其余两个保持扁平,相对于金字塔三角形的长度分别为。维度是参数,当数值大于2.3时会自交。[32]
2.3219分形金字塔每个四角锥被5个一半大的四角锥代替。(异于谢尔宾斯基四边形,后者将每个四边形以4个一半大的四边形代替)
2.3296十二面体分形每个十二面体被20个小十二面体代替。

黄金比例

2.33473D平方科赫曲面(1型)平方科赫曲线(1型)在三维中的扩展。图中显示了低依次(蓝)、第二次(绿)、第三次(黄)和第四次(透明管)迭代。
2.4739阿波罗球形填充阿波罗球体留下的间隙。三维的阿波罗分形垫。维度计算由M. Borkovec、W. De Paris、R. Peikert完成。[33]
2.503D平方科赫曲面(2型)平方科赫曲线(2型)在三维空间的扩展。图示为第二次迭代。
2.529耶路撒冷体迭代次数n,由8个迭代n-1次的位于角上的立方体和12个迭代n-2次的立方体(联接四角)组成。收缩率为
2.5819二十面体分形每个二十面体被12个二十面体代替。

黄金比例)。

2.58493D希腊十字分形每个部分被由6个部分形成的十字代替。
2.5849八面体分形每个八面体都被6个八面体代替。
2.5849科赫曲面每个等边三角形面被切割成4个相等的三角形。

以中心三角形为底,组成四面体。用四面体“帐篷”代替三角形底面。

2.70953D科赫曲面从六面体开始,其面是边长为2:2:3的等腰三角形。将每个多面体替换为本身的3个副本,缩小 2/3。[34]
2.7268门格海绵其表面的分形维度为,与体积相同。
33D希尔伯特曲线扩展到3维的希尔伯特曲线。
33D勒贝格曲线扩展到3维的勒贝格曲线。
33D摩尔曲线扩展到3维的摩尔曲线。
33DH树扩展到3维的H树。[35]
(推测)3(待确认)曼德尔球曼德博集在3维的扩展。[36]

随机及自然分形

豪斯多夫维度
(精确值)
豪斯多夫维度
(近似值)
名称图片注释
1/20.5维纳过程的零点维纳过程(布朗运动)的零点是勒贝格测度为0的无处稠密集,带分形结构。[5][37]
的解0.7499随机康托尔集(50% - 30%)推广:每次迭代,左侧间隙的长度为随机变量,与原间隙长度之比随机。右侧间隙同理,随机变量。其豪斯多夫维度满足:(期望)。[5]
的解1.144...间隔随机的科赫曲线中间间隙的长度是随机变量,服从间隙的(0,1/3)上的均匀分布。[5]
测量得到1.22±0.02爱尔兰岛海岸线爱尔兰岛全部海岸线的分形维度由阿尔斯特大学都柏林三一学院理论物理系学生McCartney、Abernethy、Gault[38]在S. Hutzler指导下测得。[39]

注意爱尔兰岛西部海岸线较曲折(分形维度约1.26),东部较平滑(分形维度约1.10)。[39]

测量得到1.25大不列颠岛海岸线大不列颠岛西海岸海岸线,的分形维度,由路易斯·弗莱·理查德森测得,本华·曼德博引用。[40]
1.2619随机转向的科赫曲线在这里,我们引入了一个不影响维度的随机因素,即在每次迭代时选择将等边三角形置于曲线的上方或下方。[5]
1.333布朗运动的边界(参曼德博、Lawler、Schramm、维纳)。[41]
1.3332D聚合物与二维不自交布朗运动相似。[42]
1.3332D渗流前沿、2D腐蚀前沿渗流前沿(包括外缘)的分形维度,于逾渗阈值(59.3%)。也是腐蚀前沿的分形维度。[42]
1.402D凝聚体受到扩散限制时,凝聚体会逐渐聚合为维度1.4的特殊凝聚体。[42]
1.5规则分维布朗运动函数(维纳过程)图像函数,对任意两正实数,像之差服从中心方差分布,方差。推广:分维布朗运动的方差为,豪斯多夫维度[5]
测量得到1.52挪威海岸线见J. Feder。[43]
测量得到1.55自避行走方格中的随机行走,不重复到达同一格点,有“返回”过程避免掉进死胡同。
1.663D聚合物与体格中的布朗运动相似,但没有自避。[42]
1.702D扩散限制凝聚二维中形成的扩散限制凝聚体,分形维度约为1.70。[42]
1.7381概率为75%的分形渗流分形渗流模型可由以下过程构建:将每个方格划为的网格,在其中随机放置一组正方形,正方形保留的概率为p。豪斯多夫维度趋近于[5]
7/41.75二维渗流簇壳渗流簇的边界。也可通过生成簇壳游走[44]或Schramm-Loewner演化形成。
1.8958二维渗流簇方格中,在场地渗流阈值(59.3%)下,渗漏壳的分形维度为91/48。[42][45]在阈值之上,壳层将无限延伸,91/48则变为“空地”的分形维度。
2布朗运动或随机游走。多维情况的豪斯多夫维度=2(K.Falconer“分形集几何”)。
测量得到约2星系团分布数据来自斯隆数字巡天(2005)。[46]
2.5废纸团将不同尺寸、同种、同长宽比的纸张(如ISO 216的A系列)揉成一团,则纸张面积大致会与纸团直径的2到3之间某数的次方成正比。[47]无论什么尺寸都会形成褶皱(见普遍性 (物理学))。
2.503D扩散限制凝聚三维中形成的扩散限制凝聚体,分形维度约为2.50。[42]
2.50利希滕贝格图其出现与生长似乎与扩散限制凝聚过程有关。[42]
2.5规则布朗面函数给出点的高度,使得任给两个正增量,则服从中心正态分布,方差= 。推广:分维布朗面方差为,豪斯多夫维度[5]
测量得到2.523D渗流体格中,在背景逾渗阈值(31.1%)下,3D渗流团的分形维度约为2.52。[45] Beyond that threshold, the cluster is infinite.
测量、计算得到~2.7西蓝花表面金山勋利用直接扫描法与交叉截面分析,得到西蓝花表面分形维度~2.7。[48]
测量得到~2.8人脑表面高分辨三维MRI成像得到[49]
测量、计算得到~2.8花椰菜金山勋利用直接扫描法与交叉截面分析,得到花椰菜表面分形维度~2.8。[48]
2.97肺表面肺泡形成的分形面接近3。[42]
计算得到乘阶多分形分布的例子。 通过挑选特定参数,可以使分布变为单分形。[50]

另见

维基共享资源中相关的多媒体资源:以豪斯多夫维度排序的分形列表

注释与参考文献

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阅读更多

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外部链接

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