Определение размерности Хаусдорфа фракталов с циклически повторяющимися структурами
Классически, в литературе описание фракталов начинается с примера триадной кривой Гельгона фон Коха. Эта кривая строится итеративно. Построение начинается с прямолинейного отрезка единичной длины. На первом шаге исходный отрезок заменяется четырьмя длиной каждый в 1/3 от длины исходного. Далее, операция повторяется с каждым вновь полученным отрезком. Таким образом, получают кривую Коха разной детальности в зависимости от числа итераций
. Когда число итераций устремляется к бесконечности (
) получаем предельную кривую (рис. 1).
Легко видеть, что длина триадной кривой Коха определяется формулой 
и стремится к бесконечности. Соответственно, размерность Хаусдорфа данного фрактального образования определяется соотношением: 
(
- число элементов, 
- относительный размер элементов).
Для построения кривой Коха, используется только одна структура. К сожалению, такие фракталы в природе редко встречаются. Чаще всего, в построении фракталов участвуют несколько структур, состоящих из различного числа элементов. Причем, размеры элементов структур также различны.
Рассмотрим небольшой пример. Пусть элементы кривой (это, конечно, будет уже не кривая Коха) на первой итерации делятся на три элемента, на второй на четыре, в третьем на пять, в четвертом снова на три и так далее изменясь циклически. А правило определяющее размер элементов остается тем же, что и для кривой Коха.
Тогда, в самом начале процесса длина кривой определяется как
; где: 
- число элементов, 
- длина элемента. На первом шаге (n=1) длина кривой и её форма не меняются
, (
,
).
Запишем число элементов кривой и длины элементов для следующих нескольких итераций. Так при:
n=2, , 
n=3, 
, 
n=4, 
, 
n=5, 
, 
n=6, 
, 
и соответственно для:n, 
,
.
Итак, длина кривой будет равна
. Выражая n через длину элемента (
) и применяя прямую и обратную операции логарифмирования имеем:
.
Рис.2. Влияние на размерность Хаусдорфа числа структур с различным
количеством элементов (l = 1/10). В точке n = 1 k = 11.
Откуда фрактальная размерность
. По сравнению с кривой Коха у вновь полученной кривой размерность Хаусдорфа меньше, но длина ее все еще не конечна. Обобщая полученный результат, на произвольное число структур, формула для определения размерность Хаусдорфа при циклическом структуроформирующем правиле примет вид:
,
Немного больше о технологиях >>>
Новый подход к методам химической очистки призабойной зоны ствола скважины при заканчивании открытым стволом
В скважинах, где традиционные методы их
заканчивания непригодны по геолого-техническим и экономическим соображениям, в
последние годы все больше используются современные системы заканчивания скважин
открытым стволом. Проведенный авторами анализ применимости таких систем имеет
н ...
Колумбия ожидание мира
«Мы — колумбийцы — выжили в таких трудных
географических условиях — и горы, и болота. Мы не сломались, несмотря на
десятилетия непрекращающейся войны. Мы продолжаем работать и радоваться жизни.
Война — это как явление природы, как ураган, ему нужно сопротивляться!»
Не знаю, к ...
