主題
Search

科赫雪花


KochSnowflake

科赫雪花是一個 fractal 曲線,也稱為科赫島,由 Helge von Koch 於 1904 年首次描述。它透過從一個 等邊三角形開始構建,移除每條邊的內三分之一,在移除邊的位置構建另一個 等邊三角形,然後無限重複該過程。科赫雪花可以簡單地編碼為一個 Lindenmayer 系統,初始字串為"F--F--F"字串重寫 規則"F" -> "F+F--F+F",以及角度 60 degrees。上面顯示了構造的第零次到第三次迭代。

三角形的每個分形邊有時被稱為科赫曲線。

KochSnowflakeMotif

分形也可以使用基曲線和母題構建,如上所示。

科赫雪花的第 n 次迭代在 Wolfram Language 中實現為KochCurve[n]。

N_n 為邊數,L_n 為單邊長度,l_n周長A_n 為第 n 次迭代後雪花的 面積。此外,將初始 n=0 三角形 Delta面積 表示為,初始 n=0 邊的長度表示為 1。那麼

N_n=3·4^n
(1)
L_n=(1/3)^n
(2)
l_n=N_nL_n
(3)
=3(4/3)^n
(4)
A_n=A_(n-1)+1/4N_nL_n^2Delta
(5)
=A_(n-1)+1/3(4/9)^(n-1)Delta.
(6)

解具有 A_0=Delta 的遞推方程得到

 A_n=1/5[8-3(4/9)^n]Delta,
(7)

因此當 n->infty 時,

 A_infty=8/5Delta.
(8)

那麼容量維度為

d_(cap)=-lim_(n->infty)(lnN_n)/(lnL_n)
(9)
=log_34
(10)
=(2ln2)/(ln3)
(11)
=1.261859507...
(12)

(OEIS A100831;Mandelbrot 1983, p. 43)。

KochSnowflakeTilings

一些美麗的 平鋪,其中一些例子如上所示,可以透過迭代科赫雪花來製作。

KochSnowflakeTiling

此外,面積比為 1:3 的兩種尺寸的科赫雪花 平鋪平面,如上所示。

KochFrillFlake3

科赫雪花的另一種美麗的修改包括用填充三角形內接組成三角形,可能以某個角度旋轉。上面展示了 3 次和 4 次迭代的一些示例結果。


另請參閱

Cesàro Fractal, 外雪花, Gosper 島, Koch 反雪花, Peano-Gosper 曲線, Pentaflake, Sierpiński Sieve

使用 探索

參考文獻

Bulaevsky, J. "The Koch Curve Fractal." http://ejad.best.vwh.net/java/fractals/koch.shtml.Cesàro, E. "Remarques sur la courbe de von Koch." Atti della R. Accad. della Scienze fisiche e matem. Napoli 12, No. 15, 1-12, 1905. Reprinted as §228 in Opere scelte, a cura dell'Unione matematica italiana e col contributo del Consiglio nazionale delle ricerche, Vol. 2: Geometria, analisi, fisica matematica. Rome: Edizioni Cremonese, pp. 464-479, 1964.Charpentier, M. "L-Systems in PostScript." http://www.cs.unh.edu/~charpov/Programming/L-systems/.Cundy, H. and Rollett, A. Mathematical Models, 3rd ed. Stradbroke, England: Tarquin Pub., pp. 65-66, 1989.Dickau, R. M. "Two-Dimensional L-Systems." http://mathforum.org/advanced/robertd/lsys2d.html.Dixon, R. Mathographics. New York: Dover, pp. 175-177 and 179, 1991.Flake, G. W. The Computational Beauty of Nature. Cambridge, MA: MIT Press, p. 89, 1998.Gardner, M. The Sixth Book of Mathematical Games from Scientific American. Chicago, IL: University of Chicago Press, p. 227, 1984.Gleick, J. Chaos: Making a New Science. New York: Penguin Books, p. 99 and center plate (following p. 114), 1988.Harris, J. W. and Stocker, H. "Koch's Curve" and "Koch's Snowflake." §4.11.5-4.11.6 in Handbook of Mathematics and Computational Science. New York: Springer-Verlag, pp. 114-115, 1998.King, B. W. "Snowflake Curves." Math. Teacher 57, 219-222, 1964.Knopp, K. "Einheitliche Erzeugung und Darstellung der Kurven von Peano, Osgood und v. Koch." Arch. f. Math. u. Phys. 26, 103-115, 1917.Koch, H. von. "Sur une courbe continue sans tangente, obtenue par une construction géométrique élémentaire." Archiv för Matemat., Astron. och Fys. 1, 681-702, 1904.Koch, H. von. "Une méthode géométrique élémentaire pour l'étude de certaines questions de la théorie des courbes planes." Acta Math. 30, 145-174, 1906.Kosmulski, M. "Modulus Origami--Fractals, IFS." http://hektor.umcs.lublin.pl/~mikosmul/origami/fractals.html.Lauwerier, H. Fractals: Endlessly Repeated Geometric Figures. Princeton, NJ: Princeton University Press, pp. 28-29 and 32-36, 1991.Mandelbrot, B. B. The Fractal Geometry of Nature. New York: W. H. Freeman, pp. 42-45, 1983.Pappas, T. "The Snowflake Curve." The Joy of Mathematics. San Carlos, CA: Wide World Publ./Tetra, pp. 78 and 160-161, 1989.Peitgen, H.-O.; Jürgens, H.; and Saupe, D. Chaos and Fractals: New Frontiers of Science. New York: Springer-Verlag, 1992.Peitgen, H.-O. and Saupe, D. (Eds.). "The von Koch Snowflake Curve Revisited." §C.2 in The Science of Fractal Images. New York: Springer-Verlag, pp. 275-279, 1988.Schneider, J. E. "A Generalization of the Von Koch Curves." Math. Mag. 38, 144-147, 1965.Sloane, N. J. A. Sequence A100831 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."Wagon, S. Mathematica in Action. New York: W. H. Freeman, pp. 185-195, 1991.Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Geometry. London: Penguin, pp. 135-136, 1991.

在 上被引用

科赫雪花

引用為

Weisstein, Eric W. “科赫雪花。” 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/KochSnowflake.html

主題分類