以豪斯多夫維度排序的分形列表

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本華·曼德博所說:「分形的定義是豪斯多夫-貝西科維奇維度嚴格大於拓撲維度的集合。」[1] 本文的分形列表以豪斯多夫維度升序排列,展示所謂分形維度的意義。

定分形

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豪斯多夫維度
(精確值)
豪斯多夫維度
(近似值)
名稱 圖片 註釋
計算得到 0.538 費根鮑姆吸引子   費根鮑姆吸引子(見箭頭之間)是臨界參數值 邏輯斯諦映射連續迭代產生的點的集合,其周期減半是無限的。這個維度對任何可微函數和單峰函數都一樣。[2]
  0.6309 康托爾集   每次迭代都會去掉中間的三分之一。無處稠密集,不可數集
  0<D<1 1維廣義對稱康托爾集   在第n次迭代時,從長度為 的每個剩餘區間中移除長度為 的中心區間。 將產生康托爾集。將 在0,1之間變化可以得到任何分形維度 [3]
  0.6942 (1/4, 1/2)不對稱康托爾集   每次迭代去除第二個四分之一份得到。[4]

 黃金比例)。

  0.69897 10進制基數為偶數的實數   康托爾集類似。[5]
  0.88137 斐波那契哈密頓譜 對斐波那契哈密頓頻譜的研究,可得其在大耦合機制下的分形維度的上下界。它們表明譜收斂於常數。[6][頁碼請求]
  1 史密斯-沃爾泰拉-康托爾集   在第n次迭代時,每個剩餘區間中刪除長 的中心區間。無處稠密,勒貝格測度1/2
  1 牛奶凍曲線   在單位區間上的定義是 ,其中 三角波函數。不是曼德爾布羅分形,因為其拓撲維度也是1.[7]牛奶凍曲線的特例:  時,豪斯多夫維度等於 (曼德爾布羅引Hunter[8])。
計算得到 1.0812 z² + 1/4的朱利亞集合   f(z) = z2 + 1/4的朱利亞集。[9]
 s的解 1.0933 羅茲分形的邊界   G.Rauzy提出了與Tribonacci態射有關的動力學分形表示法:   [10][頁碼請求][11]   的共軛根之一。
  1.12915 高斯帕曲線   高斯帕島是高斯帕曲線的極限。
分格測量 1.2 樹突朱利亞集   f(z) = z2 + i的朱利亞集。
  1.2083 斐波那契字分形60°   斐波那契字構建。另見標準斐波那契字分形

 黃金比例)。

  1.2108 tame twindragon的邊界   平面上6個2-rep-tile之一(可分為2片更小的自相似子圖)[12][13]
1.26 厄農映射   規範厄農映射(參數a = 1.4;b = 0.3)的豪斯多夫維度為1.261 ± 0.003。不同參數會產出不同維度。
  1.2619 Triflake   Three anti-snowflakes arranged in a way that a koch-snowflake forms in between the anti-snowflakes.
  1.2619 科赫曲線   3片反雪花的排列方式是在反雪花之間形成科赫曲線。
  1.2619 Terdragon曲線的邊界   L系統:與龍興曲線相同,角度= 30°。Fudgeflake基於三角形中的3條初始線段。
  1.2619 2D康托爾集  
  1.2619 2DL系統分支   L系統,分支圖案有4個1/3大的新片段。以統計而非精確自相似生成圖案,可得到相同的分形維度。
計算得到 1.2683 z2 − 1的朱利亞集   f(z) = z2 - 1的朱利亞集。[9]
1.3057 阿波羅分形墊   從3個相切的圓開始,反覆將新的圓填入互補的間隙。也是由4個互切圓的反射產生的極限集。見[9]
1.328 5反演圓分形   相對於5個互切圓(紅色)的迭代反演產生的極限集。也是阿波羅分形墊。見[14]
  1.36521[15] 平方科赫島,生成自一型曲線   也稱為閔可夫斯基香腸
計算得到 1.3934 杜阿迪兔   f(z) = -0.123 + 0.745i的朱利亞集。[9]
  1.4649 維則克分形   每個方格由5個交叉方格反覆交換而成。
  1.4649 平方科赫曲線(1型)   可以看出維則克分形的結構(如上)。
  1.4961 四角十字架  
 
四角十字架是通過將3段生成線段縮放為51/2,再添加3個完整單元(每個原線段一個),再加上三分之一的縮放單元(藍),以增加原線段(紫)基的長度。
每個方格由5個交叉方格反覆交換而成。
  1.5000 魏爾施特拉斯函數    魏爾施特拉斯函數 圖像的豪斯多夫維度由 定義。[16][17]
  1.5000 平方科赫曲線(2型)   也稱為「閔可夫斯基香腸」。
  1.5236 龍形曲線的邊界   cf. Chang & Zhang.[18][13]
  1.5236 雙龍曲線的邊界   可由兩條龍興曲線構造。平面上6個2-rep-tile之一(可由兩個大小相等的自相似部分組成)。[12]
  1.5850 3支樹     每個樹枝都有3個分支(此處為 90°和 60°)。整棵樹的分形維度就是末端樹枝的分形維度。注意:2支樹的分形維度只有1。
  1.5850 謝爾賓斯基三角形   是帕斯卡三角模2的極限形。
  1.5850 謝爾賓斯基曲線   極限與上方的三角相同,但由一維曲線構建。
  1.5850 T方形分形的邊界   分形本身的維度(不是邊界)是 
  1.61803 黃金龍形曲線   由相似比為  構造。維度等於 ,因為 

 黃金比例)。

  1.6309 帕斯卡三角模3   對於k模三角形,若k為質數,則分形維度為 (參史蒂芬·沃爾夫勒姆[19])。
  1.6309 謝爾賓斯基六邊形   謝爾賓斯基地毯的方式,在六邊形網格上繪製的6個相似比為1/3的模擬圖。科赫曲線見於所有尺度。
  1.6379 斐波那契詞分形   基於斐波那契詞Sloane A005614的分形。圖片為23步後的分形曲線F23 = 28657組分)。[20]

 黃金比例)。

 的解 1.6402 有1/3、1/2、2/3 三種相似比的迭代函數系統   推廣:只要開集條件成立,由比率 的n個相似圖形組成的迭代函數系統的吸引子具有豪斯多夫維度 ,滿足的方程與歐幾里得縮放因子的迭代函數重合: [5]
  1.6667 32段四邊形分形(1/8比例)  
 
32段1/8比例四邊形分形生成
每次迭代將32段生成線段(見圖)縮放1/8,並用整個生成線段的縮放拷貝替換前一個結構的每一段。所示結構由4個生成單元組成,并迭代3次。理論結構的分形維度為log 32/log 8 = 1.6667。
  1.6826 帕斯卡三角模5   對於k模三角形,若k為質數,則分形維度為 (參史蒂芬·沃爾夫勒姆[19])。
網格測量法 1.7 池田函數吸引子   池田函數 參數取a=1、b=0.9、k=0.4、p=6時的圖案。其來自光學環形激光器中平面波相互作用場的模型。不同的參數會產生不同的值。[21]
  1.6990 50段四邊形分形(1/10比例)   每次迭代將50段生成線段(見圖)縮放1/10,並用整個生成線段的縮放拷貝替換前一個結構的每一段。所示結構由4個生成單元組成,并迭代3次。理論結構的分形維度為log 50/log 10 = 1.6990。[22]
 
50段分形的生成。
  1.7227 針輪分形   由康威的針輪平鋪構建而來。
  1.7712 斯芬克斯分形   由斯芬克斯六聯鑽石構建而來,去除了9個子部分中的2個。[23]
  1.7712 六聯雪花   由7個六邊形組分迭代交換每個六邊形而成,其邊界為科赫片,包含無窮多科赫雪花(黑或白)。
  1.7712 Fractal H-I de Rivera   從單位正方形開始,將其三等分,形成九個自相似正方形。在未消除的7個小正方形中,再去掉上下中間的兩個,這樣無限重複。
  1.7848 科赫曲線85°   科赫曲線的推廣,角度a在0到90°之間。分形維度為 
  1.8272 仿射分形集   從正方形上的 矩陣迭代而來,豪斯多夫維度等於 [5],且 是第 th列的元素個數。計盒維數給出的公式不一樣,因此值也不同。不同於自相似集,自仿射分形集的豪斯多夫維度取決於迭代元素的位置,到目前還沒有一般公式。
  1.8617 五聯雪花   通過交替迭代6個五邊形中的每個五邊形構建。

 黃金比例)。

 的解 1.8687 猴子樹   見於本華·曼德博的《自然分形幾何》(1983),基於相似比為 的6個圖和相似比為 的5個圖。[24]
  1.8928 謝爾賓斯基地毯   門格海綿的每個面都是謝爾賓斯基地毯,與三維平方科赫曲面(1型)的底面一樣。
  1.8928 3D 康托爾集  
  1.8928 科赫曲線康托爾集的笛卡兒積   推廣:令F×G為分形集F、G的笛卡兒積,則 [5]另見2D康托爾集康托爾體
 ,其中   1.9340 萊維C形曲線的邊界   Duvall & Keesling (1999)估計。曲線本身的分形維度為2。
2 彭羅斯密鋪   參見Ramachandrarao, Sinha & Sanyal。[25]
  2 曼德博集合的邊界   邊界與集合本身有相同的豪斯多夫維度。[26]
  2 朱利亞集合   對於確定的c值(包括屬於曼德博集邊界的c),朱利亞集的維度為2.[26]
  2 謝爾賓斯基曲線   所有能填滿平面的空間填充曲線的豪斯多夫維度都是2。
  2 希爾伯特曲線  
  2 皮亞諾曲線   還有以類似方法構建的曲線族,如Wunderlich曲線。
  2 摩爾曲線   可擴展到3維。
2 勒貝格曲線或Z階曲線   與前幾種不同的是,這種空間填充曲線幾乎處處可導。另一種類型可定義在二維中。與希爾伯特曲線一樣,也可擴展到三維空間。[27]
  2 龍形曲線   其邊界的分形維度為1.5236270862。[28]
2 雙龍曲線   L系統:F → F + F – F, angle = 120°.
  2 高斯帕曲線   曲邊界為高斯帕島。
 的解 2 填充科赫曲線的曲線   曼德博提出於1982年,[29]填充了科赫曲線。基於7個相似比為1/3的部分和6個相似比為 的部分。
  2 謝爾賓斯基四面體   每個四面體都被替代為4個更小的四面體。
  2 H樹   與之有相似模式的有曼德博樹。
  2 畢達哥拉斯樹   每個正方形都以 的比例擴張出兩個小正方形。
  2 2D希臘十字分形   每段由4段組成的十字形取代。
測量得到 2.01 ±0.01 若斯叻吸引子   若斯叻吸引子的分數維度略大於2,在a=0.1、b=0.1、c=14時大約位於2.01到2.02之間。[30]
測量得到 2.06 ±0.01 洛倫茨吸引子   對於參數 。見McGuinness (1983)[31]
  2<D<2.3 金字塔表面   每個三角形由6個小三角形代替,其中4個組成菱形金字塔,其餘兩個保持扁平,相對於金字塔三角形的長度分別為 。維度是參數,當數值大於2.3時會自交。[32]
  2.3219 分形金字塔   每個四角錐被5個一半大的四角錐代替。(異於謝爾賓斯基四邊形,後者將每個四邊形以4個一半大的四邊形代替)
  2.3296 十二面體分形   每個十二面體被20個小十二面體代替。

 黃金比例

  2.3347 3D平方科赫曲面(1型)   平方科赫曲線(1型)在三維中的擴展。圖中顯示了低依次(藍)、第二次(綠)、第三次(黃)和第四次(透明管)迭代。
2.4739 阿波羅球形填充   阿波羅球體留下的間隙。三維的阿波羅分形墊。維度計算由M. Borkovec、W. De Paris、R. Peikert完成。[33]
  2.50 3D平方科赫曲面(2型)   平方科赫曲線(2型)在三維空間的擴展。圖示為第二次迭代。
  2.529 耶路撒冷體   迭代次數n,由8個迭代n-1次的位於角上的立方體和12個迭代n-2次的立方體(聯接四角)組成。收縮率為 
  2.5819 二十面體分形   每個二十面體被12個二十面體代替。

 黃金比例)。

  2.5849 3D希臘十字分形   每個部分被由6個部分形成的十字代替。
  2.5849 八面體分形   每個八面體都被6個八面體代替。
  2.5849 科赫曲面   每個等邊三角形面被切割成4個相等的三角形。

以中心三角形為底,組成四面體。用四面體「帳篷」代替三角形底面。

  2.7095 3D科赫曲面   從六面體開始,其面是邊長為2:2:3的等腰三角形。將每個多面體替換為本身的3個副本,縮小 2/3。[34]
  2.7268 門格海綿   其表面的分形維度為 ,與體積相同。
  3 3D希爾伯特曲線   擴展到3維的希爾伯特曲線。
  3 3D勒貝格曲線   擴展到3維的勒貝格曲線。
  3 3D摩爾曲線   擴展到3維的摩爾曲線。
  3 3DH樹   擴展到3維的H樹。[35]
 (推測) 3(待確認) 曼德爾球   曼德博集在3維的擴展。[36][來源可靠?]

隨機及自然分形

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豪斯多夫維度
(精確值)
豪斯多夫維度
(近似值)
名稱 圖片 註釋
1/2 0.5 維納過程的零點   維納過程(布朗運動)的零點是勒貝格測度為0的無處稠密集,帶分形結構。[5][37]
 的解 0.7499 隨機康托爾集(50% - 30%)   推廣:每次迭代,左側間隙的長度為隨機變量 ,與原間隙長度之比隨機。右側間隙同理,隨機變量 。其豪斯多夫維度 滿足: (  期望)。[5]
 的解 1.144... 間隔隨機的科赫曲線   中間間隙的長度是隨機變量,服從間隙的(0,1/3)上的均勻分佈。[5]
測量得到 1.22±0.02 愛爾蘭島海岸線   愛爾蘭島全部海岸線的分形維度由阿爾斯特大學都柏林三一學院理論物理系學生McCartney、Abernethy、Gault[38]在S. Hutzler指導下測得。[39]

注意愛爾蘭島西部海岸線較曲折(分形維度約1.26),東部較平滑(分形維度約1.10)。[39]

測量得到 1.25 大不列顛島海岸線   大不列顛島西海岸海岸線,的分形維度,由路易斯·弗萊·理查德森測得,本華·曼德博引用。[40]
  1.2619 隨機轉向的科赫曲線   在這裏,我們引入了一個不影響維度的隨機因素,即在每次迭代時選擇將等邊三角形置於曲線的上方或下方。[5]
  1.333 布朗運動的邊界   (參曼德博、Lawler、Schramm、維納)。[41]
  1.333 2D聚合物 與二維不自交布朗運動相似。[42]
  1.333 2D滲流前沿、2D腐蝕前沿   滲流前沿(包括外緣)的分形維度,於逾滲閾值(59.3%)。也是腐蝕前沿的分形維度。[42]
1.40 2D凝聚體 受到擴散限制時,凝聚體會逐漸聚合為維度1.4的特殊凝聚體。[42]
  1.5 規則分維布朗運動函數(維納過程)圖像   函數 ,對任意兩正實數 ,像之差 服從中心方差分佈,方差 。推廣: 分維布朗運動的方差為 ,豪斯多夫維度 [5]
測量得到 1.52 挪威海岸線   見J. Feder。[43]
測量得到 1.55 自避行走   方格中的隨機行走,不重複到達同一格點,有「返回」過程避免掉進死胡同。
  1.66 3D聚合物 與體格中的布朗運動相似,但沒有自避。[42]
1.70 2D擴散限制凝聚   二維中形成的擴散限制凝聚體,分形維度約為1.70。[42]
  1.7381 概率為75%的分形滲流   分形滲流模型可由以下過程構建:將每個方格劃為 的網格,在其中隨機放置一組正方形,正方形保留的概率為p。豪斯多夫維度趨近於 [5]
7/4 1.75 二維滲流簇殼   滲流簇的邊界。也可通過生成簇殼遊走[44]或Schramm-Loewner演化形成。
  1.8958 二維滲流簇   方格中,在場地滲流閾值(59.3%)下,滲漏殼的分形維度為91/48。[42][45]在閾值之上,殼層將無限延伸,91/48則變為「空地」的分形維度。
  2 布朗運動   或隨機遊走。多維情況的豪斯多夫維度=2(K.Falconer「分形集幾何」)。
測量得到 約2 星系團分佈   數據來自斯隆數字巡天(2005)。[46]
2.5 廢紙團   將不同尺寸、同種、同長寬比的紙張(如ISO 216的A系列)揉成一團,則紙張面積大致會與紙團直徑的2到3之間某數的次方成正比。[47]無論什麼尺寸都會形成褶皺(見普遍性 (物理學))。
2.50 3D擴散限制凝聚   三維中形成的擴散限制凝聚體,分形維度約為2.50。[42]
2.50 利希滕貝格圖   其出現與生長似乎與擴散限制凝聚過程有關。[42]
  2.5 規則布朗面   函數 給出點 的高度,使得任給兩個正增量 ,則 服從中心正態分佈,方差=  。推廣: 分維布朗面方差為 ,豪斯多夫維度 [5]
測量得到 2.52 3D滲流   體格中,在背景逾滲閾值(31.1%)下,3D滲流團的分形維度約為2.52。[45] Beyond that threshold, the cluster is infinite.
測量、計算得到 ~2.7 西藍花表面   金山勛利用直接掃描法與交叉截面分析,得到西藍花表面分形維度~2.7。[48]
測量得到 ~2.8 人腦表面   高分辨三維MRI成像得到[49]
測量、計算得到 ~2.8 花椰菜   金山勛利用直接掃描法與交叉截面分析,得到花椰菜表面分形維度~2.8。[48]
2.97 肺表面   肺泡形成的分形面接近3。[42]
計算得到   乘階   多分形分佈的例子。 通過挑選特定參數,可以使分佈變為單分形。[50]

另見

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註釋與參考文獻

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