康托集Hausdorff维数

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标准康托尔集的定义

标准康托尔集的定义康托尔集是德国数学家康托尔在19世纪提出的一个重要概念，它是集合论中的一个重要概念，对于集合论的发展有着重要的影响。

康托尔集的定义对于我们理解集合论和数学基础有着重要的意义，下面我们将对标准康托尔集的定义进行详细的介绍。

首先，我们来看一下康托尔集的定义。

康托尔集是指一个无限集合，其基数大于可数集合，但小于连续集合。

简单来说，康托尔集是介于可数集合和连续集合之间的一类集合。

康托尔集的特点是具有无限的基数，但不同于连续集合的基数。

康托尔集的定义对于我们理解无限集合的性质和分类有着重要的意义。

其次，我们来看一下康托尔集的构造。

康托尔集的构造是通过对实数区间的分割来实现的。

具体来说，我们可以通过二进制小数的表示来构造康托尔集。

例如，我们可以将实数区间[0,1]分割为三等分，然后取中间的那一部分，再将这一部分分割为三等分，取中间的部分，如此循环下去，我们就可以构造出一个康托尔集。

康托尔集的构造方法对于我们理解集合的构造和基数的概念有着重要的启发作用。

最后，我们来看一下康托尔集的性质。

康托尔集具有许多重要的性质，例如它是不可数的、紧致的、完全不连通的等。

这些性质对于我们理解集合的结构和性质有着重要的启发作用。

康托尔集的性质也为我们理解实数集合和拓扑空间提供了重要的范例。

总的来说，康托尔集是集合论中一个重要的概念，它对于我们理解集合的性质和结构有着重要的意义。

康托尔集的定义、构造和性质都为我们理解集合论和数学基础提供了重要的启发和范例。

通过对康托尔集的研究，我们可以更深入地理解集合论和数学基础的重要概念，对于我们的数学学习和研究有着重要的意义。

在数学领域中，康托尔集的定义是一个重要的概念，它对于我们理解集合的结构和性质有着重要的意义。

通过对康托尔集的研究，我们可以更深入地理解集合论和数学基础的重要概念，对于我们的数学学习和研究有着重要的意义。

康托尔集的定义、构造和性质都为我们理解集合论和数学基础提供了重要的启发和范例。

中间λCantor集Hausdorff测度的简便计算

ｆ
第３期
引理３ｔ
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胡晓梅：中间ＡａｔｒＨｕｄｒ测度的简便计算Ｃｎｏ集ａｓｏｆ
集的Ｈａｓｏｆ度（．ｕｄｆ测Ｐ）
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为了后面的证明，们引入下面几个引理．我引理１２假定开集条件对压缩比为ｃ１≤ ［１（ ≤ １）Ｒ上的相似压缩｛。７的１，Ｓ｝成立，如果Ｆ是不变集，它满足Ｆ＝ＬＳ（）则ｄ．Ｆ，ｉＦ＝ｓ其中ｓ１ｍ，由
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设Ｆｃ是一个非空集合，一个非负实是
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分形集的Ｈｕｄｒ维数和测度是分形几何研ａｓｏｆ
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，
，
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混沌分形研究课程论文

混沌分形研究课程论文《非线性物理》课程混沌分形研究摘要：本文介绍分形理论的产生与发展现状，让初学者了解这一非线性科学中的又一角色在我们认识复杂世界的思维过程中的重要性，让我们再一次看到自然界的混沌性。

希望更多的有志青年投入到贯穿各个领域的非线性科学的研究中。

非线性分形理论概述分形理论是当今世界十分风靡和活跃的新理论、新学科。

分形的概念是美籍数学家曼德布罗特(B.B.Mandelbort)首先提出的。

1967年他在美国权威的《科学》杂志上发表了题为《英国的海岸线有多长?》的著名论文。

海岸线作为曲线，其特征是极不规则、极不光滑的，呈现极其蜿蜒复杂的变化。

我们不能从形状和结构上区分这部分海岸与那部分海岸有什么本质的不同,这种几乎同样程度的不规则性和复杂性,说明海岸线在形貌上是自相似的，也就是局部形态和整体形态的相似。

在没有建筑物或其他东西作为参照物时,在空中拍摄的100公里长的海岸线与放大了的10公里长海岸线的两张照片，看上去会十分相似。

事实上，具有自相似性的形态广泛存在于自然界中，如：连绵的山川、飘浮的云朵、岩石的断裂口、布朗粒子运动的轨迹、树冠、花菜、大脑皮层……曼德布罗特把这些部分与整体以某种方式相似的形体称为分形 (fractal)。

1975年,他创立了分形几何学(fractal geometry)。

在此基础上，形成了研究分形性质及其应用的科学，称为分形理论 (fractal theory)。

分形理论既是非线性科学的前沿和重要分支，又是一门新兴的横断学科。

作为一种方法论和认识论，其启示是多方面的：一是分形整体与局部形态的相似，启发人们通过认识部分来认识整体，从有限中认识无限；二是分形揭示了介于整体与部分、有序与无序、复杂与简单之间的新形态、新秩序；三是分形从一特定层面揭示了世界普遍联系和统一的图景。

分行理论：自相似原则：线性分形又称为自相似分型。

自相似原则和迭代生成原则是分形理论的重要原则。

它表征分形在通常的几何变换下具有不变性,即标度无关性。

数学之旅作业及答案

第一单元客观题1、爱因斯坦创立广义相对论时用到了下列什么重要的数学工具？（C ）A、数论B、欧式几何C、黎曼几何D、线性代数2、下面这个方程有没有整数解？方程有没有整数解？（A ）A、有B、没有3、下列哪个是孪生素数对？（ B）A、(11,17)B、(17,19)C、(7,9)D、(11,19)4、圆与椭圆在下列哪个数学分支中可看作一样？（ B）A、代数B、拓扑C、几何D、分析5、具有同样周长的下列图形哪个面积更大？（ B）A、正三角形B、圆C、正六边形D、正四边形6、以下汉字哪一个可以一笔不重复地写出？（ D）A、甲B、目C、田D、日7、偶数与正整数哪个多？（D ）A、无法确定B、正整数C、偶数D、一样多8、数列极限趋于0的直观定义的弱点是下面哪一点？（ C）A、骂人不带脏字B、过于代数化C、缺乏可操作性D、没提到09、课程中费曼的故事告诉我们懂得一件事情最重要的是下面列出的哪一条？（ C）A、大象比茶杯高B、记得数字C、找到感觉D、恐龙24英尺高10、超弦理论中蜷缩的空间可以用下面那个空间来描述（ B）A、Euclid空间B、Calabi-Yau空间C、Minkowski空间D、Hilbert空间第一单元思考题1、哈密顿周游世界问题这是以英国数学家哈密顿名字命名的一个游戏，在一个正十二面体的二十个顶点（为什么是二十个顶点）上分别标上一个城市名，问可否设计一条路线，沿着正十二面体不重复周游二十个城市（如图），为什么？解，如图所示图中所示的路线就可以实现不重复周游二十个城市。

2、（如图）一个黑白相间的8*8的国际象棋棋盘，去掉左上角和右下角的两个白颜色的格子，给31多米诺骨牌，骨牌的大小正好盖住两个格子，那我们可否用这31骨牌盖住整个棋盘呢？1、不可以，31骨牌能盖住62个格子，其中一定是31个黑格子和31个白格子；而棋盘除掉两个角后，也是剩下62个格子，但是其中有32个黑格子，30个白格子； 3、所以骨牌不能将黑格子盖完，即不能盖住剩下的整个棋盘。

几类不同分形集的维数和一类非对称Cantor集的上下密度

几类不同分形集的维数和一类非对称Cantor集的上下密度本博士论文由四部分组成,第一部分引入一些基本概念、介绍我们所研究的问题背景以及前人的研究工作;第二部分研究一类由组频率诱导的莫朗(Moran)集子集的分形维数;第三部分考虑一类Cantor函数不可微点的维数问题;第四部分具体给出一类非对称Cantor集在每一点的上下密度并给出证明.第二章我们研究了一类由组频率诱导的莫朗集子集的分形维数.一般情况下,为证明一给定集合的Hausdorff和Packing维数,需首先猜测其维数公式,这通常较为困难.但对这类由组频率诱导的特定子集,我们直接给出并证明其Hausdorff和Packing 维数公式.结果表明,该类集合为正则集(即Hausdorff维数等于Packing维数),且其Hausdorff和Packing维数可套用公式计算而无需猜测.第三章我们研究了一类Cantor函数不可微点的维数问题.目前所知结果均要求对任意i,p_i＞
a_i(P_i为一给定概率向量的第i分量,a_i为产生Cantor集的迭代函数系统的第i个函数的压缩比).然而,若存在i,使得P_i＜a_i,已知文献中的办法将不再适用,这时猜测并证明该目标集的分形维数比较困难.我们在具体分析了Cantor 函数不可微点的结构后,巧妙地联系起Olsen在文[43,45]中关于编码组频率发散点的结果,解决了该问题.第四章我们研究了一类非对称Cantor集在每一点的上下密度.丰德军、华苏和文志英等在[16]中给出一类对称Cantor集的具体上下密度.而对非对称Cantor集,已知参考文献未有结果.。

分形机遇和维数

分形是一类几何结构，其特点是具有自相似性，即某一部分的形状和整体的形状相似。

分形维数是一种用于度量分形复杂性的概念，而分形机遇则涉及到在分形结构中发现和利用的可能性。

1. 分形维数：•常见的维数：♦Euclidean（欧几里得）维数：大多数几何形状的维数，如直线的维数为1、平面的维数为2。

♦分数维数：分形通常有分数维数，表示分形的复杂性。

分数维数可以是非整数，反映了分形的自相似性和尺度不变性。

•计算分形维数：♦盒计数法（Box Counting）：通过在不同尺度下覆盖分形结构，计算所需的盒子数量，然后通过一些数学方法计算维数。

♦Hausdorff 维数：通过测量集合中点与点之间的最大距离，来定义分形的维数。

2. 分形机遇：•数据挖掘和分析：在分形结构中，可能存在未知的、有趣的模式和规律，可以通过数据挖掘方法发现。

分形机遇涉及到对这些模式的利用，可能带来新的见解和应用。

•图像处理和压缩：分形图像压缩算法利用分形结构的自相似性，将图像表示为一系列相似的子结构，实现高效的压缩。

•金融市场：分形机遇也可用于金融市场的分析，发现市场中的自相似模式，用于预测趋势或行为。

3. 分形维数与机遇的关系：•维数的解释：分形维数是度量分形复杂性的工具，较高的分形维数通常表示较复杂的结构。

这可能意味着在分形结构中存在更多的机遇和规律待发现。

•机遇的利用：分形机遇涉及到对分形结构的深入理解，以便更好地利用其中的模式和规律，无论是用于科学研究、数据分析还是应用开发。

总体而言，分形维数与分形机遇之间存在密切关系。

通过对分形结构的维数进行测量和理解，我们可以更好地把握分形中潜在的机遇，并利用这些机遇进行更深入的研究和应用。

分形维数浅释

然而，分形，却具有非整数的维数。这是怎么回事呢？为了解释清楚，我们先看看一条线段（如图一）：
图一
如果我们把此线段分割一次，则
，，
式中L是一个常数，
n是分割的次数，
乃分割n次后的总碎片数，
是分割n次后的每一碎片的长度
第二次分割（每个线段再分割一次）：
，，
第三次分割（每个线段再分割一次）：
，，
因此，我们不难知道，分割n次后，
图十
一些很单纯的分形，我们可以直接计算出来它们的维数，但是许多较复杂的分形，则是常用的盒计数法(Box-Counting Method)。此方法十分简易且有效。步骤如下，随着n的增加，计算方形“盒子（boxes）”的数目（如图十一），可以估计出分形的维数（而n不需很大）。用这个方法可以有效地估计出相当复杂、或不规则形状的分形之维数，这一方面，限于篇幅，不详谈了。
当，，
当，，
当，，
所以分割n次后，
，
由式二，
在此，我们得到了一个非整数的维数D= 0.631。这是一介于0和1之间的维数。
让我们进一步看看介于1和2之间的维数。它是一个碎形（如图四）。
图四
我们可以由以下方法得到这个分形（图五）：
图五
观察图五，我们可以得到：
当，，
当，，
当，，
所以操作n次后，
图八
这个特殊的H碎形可由以下的运作得到（图九）：
图九
观察图九，我们可以归纳出：
当，，
当，，
当，，
当，，
所以，运作n次后，
，
读者不难算出，其“豪斯多夫”维数恰好等于2。留给读者当家庭作业吧。
以下四个分形树（Tree Fractal），分支夹角各为120度，140度，160度，和180度，它们都有完全一样的分形维数：。

cantor set dimension 计算公式

cantor set dimension 计算公式
（原创实用版）
目录
1.康托尔集的简介
2.康托尔集的维度计算公式
3.康托尔集的性质与应用
正文
1.康托尔集的简介
康托尔集，又称为康托尔 - 伯恩斯坦集，是由德国数学家康托尔和伯恩斯坦于 19 世纪末共同发现的一种特殊的集合。

它是在实数轴上，以0 为中心，半径为 1 的闭区间内删除所有有理点后得到的集合。

康托尔集具有许多独特的性质，如不可数、不可测、稠密等等。

其中最引人注目的就是它的维度问题，即康托尔集的维度是多少？
2.康托尔集的维度计算公式
为了计算康托尔集的维度，我们需要引入一个重要的概念：Hausdorff 维度。

Hausdorff 维度是一种用于描述非线性空间的维度的概念，它的计算公式为：D = lim(n→∞) (n/N(n))，其中 n 是任意正整数，N(n) 是在集合中任选一个有理数，将集合划分为 n 个不相交的子集时，每个子集至少包含的一个有理数的个数。

对于康托尔集，我们可以用类似的方法计算其 Hausdorff 维度。

假设我们将康托尔集划分为 n 个不相交的子集，每个子集至少包含一个有理数。

由于康托尔集中有理数的密度为 0，所以我们可以得出：N(n) = 0。

因此，康托尔集的 Hausdorff 维度 D = lim(n→∞) (n/0) = ∞。

3.康托尔集的性质与应用
康托尔集的维度为无穷大，这一特性使得它在数学领域具有广泛的应
用。

例如，在函数空间、拓扑学、概率论等方面都有重要的应用。

同时，康托尔集也是研究非线性空间、分形理论等领域的基础概念。

用混沌理论解释湍流现象

用混沌理论解释湍流现象一、历史的简短回顾湍流问题曾被称为“经典物理学最后的疑团”。

因为它涉及到从微观到宏观许多时空尺度上的运动，它不仅和周围进行着能量交换，其内部也存在着各式各样的能量交换。

有人估计：在一个线度为ι的湍流中，信息产生率为其中v为运动学粘滞系数，u为湍流中最大漩涡的速度。

据此，即使是一杯咖啡被搅拌时也会产生1012比特/秒的信息。

难怪对湍流的研究进展甚缓，至今还停留在半经验理论的水平上。

早在阿基米德时代，人们就注意到了湍流现象。

1883年雷诺（Reynolds）指出：当流体的雷诺数R大于某个临界值R c时，它就从层流向湍流转化。

尔后，他又提出了著名的雷诺方程，试图用确定论的方法来解决这个问题，然而始终没有得到明确的结果。

从本世纪30年代开始，泰勒（Taylor）、卡曼（Karman）、哥尔莫柯洛夫（Kolmogorov）、周培源等人创立了湍流的统计理论，把概率论的方法引进了这个领域。

这不能不说是一个重大的进展，湍流中大漩涡套着中漩涡，中漩涡套着小漩涡，互相交叉互相混杂，这些运动着的漩涡数量之巨、种类之多、相互作用之繁决不是用几个甚至几十个确定论的方程可以描述的。

这几十年来，湍流的统计理论有了很大的发展，但是对这个复杂的问题几乎没有引出什么定量的预测。

随着科学的发展，电子计算机的诞生，在最近的实验和理论研究中都出现了有希望的新方向，研究的重点是一些能为理论研究所接受的比较简单的湍流发生机制，研究的对象也从流体力学扩充到物理、生物、化学、天文、地学等领域。

有人认为，对这个问题的研究很可能导致物理学的又一次革命——开辟对“复杂”系统研究的新途径。

二、新的方向我们知道：从理论上解决湍流问题的重大障碍是流体力学基本方程——纳维尔—斯托克斯（Navier－Stockes）公式①（2）的非线性。

以前只知道这类方程的定常解不稳定，会出现分岔，至于这以后会发生什么就不清楚了。

1963年，洛伦兹（Lorentz）在电子计算机上进行大气对流的数值实验时，发现一个完全确定的三阶常微分方程组，在一定的参数范围内给出了非周期的、看起来很混乱的输出。

广义分形维数

广义分形维数广义分形维数是用来描述分形对象的维度的一个概念。

分形是一类具有自相似性质的几何图形，即它的一部分尺度与整体尺度相似。

广义分形维数是为了更准确地描述分形对象的复杂性而提出的概念。

在传统的几何学中，维数是用来描述一个几何图形的大小的概念。

例如，一条直线的维数是1，一个平面的维数是2，一个立体的维数是3。

但是对于分形对象来说，传统的维数概念并不适用，因为分形对象具有自相似性质，其维数不是整数。

为了解决这个问题，数学家引入了广义分形维数的概念。

广义分形维数可以分为Hausdorff维数和Minkowski维数两种。

Hausdorff 维数是用来描述一个分形对象的尺寸大小的概念，而Minkowski维数则是用来描述一个分形对象的形状复杂性的概念。

Hausdorff维数是由德国数学家Hausdorff在20世纪初提出的。

它是通过在分形对象上放置尺度不同的网格来计算的。

具体来说，我们可以通过在分形对象上放置一系列的正方形网格来计算Hausdorff维数。

然后，我们可以通过改变网格的尺度来计算不同尺度下的网格数目，并绘制出网格数目与网格尺度的关系图。

通过对这个关系图进行分析，我们可以得到分形对象的Hausdorff维数。

Minkowski维数是由波兰数学家Minkowski在19世纪末提出的。

它是通过计算分形对象的体积和周长之比来计算的。

具体来说，我们可以通过在分形对象上放置一系列的圆形网格来计算Minkowski维数。

然后，我们可以通过改变网格的半径来计算不同半径下的网格数目，并绘制出网格数目与网格半径的关系图。

通过对这个关系图进行分析，我们可以得到分形对象的Minkowski维数。

通过计算分形对象的Hausdorff维数和Minkowski维数，我们可以更准确地描述分形对象的复杂性。

这不仅对于理论研究具有重要意义，也对于实际应用有着广泛的应用价值。

例如，在图像处理和模式识别中，我们可以利用广义分形维数来描述和分析图像的复杂性，从而实现图像的自动识别和分类。

康托尔尘集数学

康托尔尘集数学
康托尔尘集是一种数学上的构造，它是通过迭代将单位区间分割为三等分，然后去掉中间的1/3段，再将剩下的两个子区间重复以上过程，以此类推得到的。

康托尔尘集是一个闭合的、无限多的点集，在纵坐标轴上看呈现出分形图形。

它具有许多奇特的性质，例如：
1. 康托尔尘集是紧致的，即它是有限闭集的极限。

2. 康托尔尘集是不可数的，即它的基数与实数集相同。

3. 康托尔尘集是完全不连通的，即它不能被表示为一条连续的曲线。

4. 康托尔尘集的长度为零，但是它的测度是正的。

康托尔尘集是一类有趣的数学结构，它在分析、结构、拓扑等领域都有广泛的应用，被认为是分形几何的经典例子。

近代数学_小波_计算题+答案

2．计算下列分形维数：（1）康托尔集合（the Cantor set）l o g l o g20.631l o g l o g3smDc=-=≈（2）科赫曲线（Koch）log41.262log3sD=-≈（3）谢尔平斯基（Sierpinski）地毯、垫片、海绵地毯：log log81.893log log3fDβκ==≈垫片:log log31.585log log2fDβκ==≈海绵：log log202.763log log3fDβκ==≈（4）阿波罗尼斯垫圆：解：不在此圆内部的点形成一个面积为零的集合，可以说它多于一条线但少于一个面，因此它的分形维数（5）皮亚诺曲线：log ln921ln3log()sNDβ===1．求按下列各图所示方法生成的分形图的分维初始元：生成元：（a）（b）（c）(a)log ln81.51ln4log()sNDβ==≈(b)log ln51.4651ln3log()sNDβ==≈(c)log ln51.4651ln3log()sNDβ==≈2、计算康托尔三分集相似维、Hausdorff 维解：相似维：log ln 20.63111log()ln3s N D β==≈Hausdorff 维：log log 20.631log log3f D βκ==≈ 3、计算不规则分形盒维数（只计算右下端）ε=1/10 ()N ε=N(1/10)()ln ln 54ln 541.7321ln ln10ln 10B N D εε=-=-=≈二、求下面一维16点离散信号Haar 小波2级分解与重构计算过程及结果，并与Matlab 编程计算结果比较。

x=[ 3 7 8 5 6 5 9 8 3 7 8 5 13 3 9]解： Haar 小波对应的尺度函数为1t 0 1 0{)(≤≤=其它t ϕ低通滤波器系数)(0k h :⎩⎨⎧===⎰--02/1)()()(),()(*,1,10R kk dt t t t t k h ϕϕϕ 其它，==k k 10 )(0k h ={1,1,0,0，…….0}/2)(0k h -={0,0,0,0,……0,1,1}/2={1,1}/2由0h 求高通滤波系数1h⎪⎩⎪⎨⎧-=--=02/12/1)1()1()(01k h k h k其它===k k k 102/}0,.......0,0,1,1{)(1-=k h2/}1,1{2/}1,0,...,0,0{)(1-=-=-k h 1 级尺度系数212,9]/,13,6,4,6,7,11,10,1511,11,14,1[10,15,13, )(*)()(001=-=k c k h k C抽偶 2/]12,4,13,10,17,11,13,10[= 2 级尺度系数2/]16,2823,23[ 6,12]/227,23,17,1[23,24,28, )(*)()(102==-=抽偶k c k h k c 1 级小波系数2]/,-2,0,-6,9,-4,-1,3,41,1,-4,1,5[-4,-1,3,- )(*)()(011=-=k c k h k d抽偶 2/]6,2,3,4,1,1,3,4[----= 2 级小波系数2]/2,-3,9,-8,1[-3,2,-6,7 )(*)()(112=-=k c k h k d抽偶2/]8,3,6,3[ ----= 重构：（逐级重构） 2/]8,3,6,3[)(2----=k d2/]8,0,3,0,6,0,3,0[----=−−→−插值器2/]16,0,23,0,28,0,23,0[2/]16,23,28,23[)(插值器2=−−−−→−=k c2,24]/234,20,26,8[20,26,22, 22/]8,0,3,0,6,0,3,0[*]1,1[2]/2,0,23,0,16[0,23,0,28*[1,1] )(*)()(*)()(21201=-----+=+=k d k h k c k h k c2/]6,0,2,0,3,0,4,0,1,0,1,0,3,0,4,0[2/]6,2,3,4,1,1,3,4[)(1----=−−→−----=插值器k d22/]24,0,8,0,26,0,20,0,34,0,22,0,26,0,20,0[22/]24,8,26,20,34,22,26.20[)(1=−−→−=插值器k c9]3 13 5 8 7 3 8 9 5 6 5 8 7 [3 2,0,-6]/2-4,0,3,0,-0,1,0,1,0,[0,-4,0,3,*[1,-1] /4,0,8,0,24],0,20,0,26,0,22,0,34[0,20,0,26*[1,1] )(*)()(*)()(11100=+=+=k d k h k c k h k c一、已知)(t ϕ（尺度函数）求小波函数)(t ψ⎩⎨⎧=01)(t ϕ其它210≤≤t解：1）⎩⎨⎧=01)(t ϕ其它210≤≤t 易知，{})(n t -ϕ关于n 为一正交归一基.2）求n h()⎰∞--==0,1)2()(2),(dt n t t t t h n n ϕϕϕϕ其中，⎩⎨⎧=-01)2(n t()其它2/2/12/n t n +≤≤当0=n 时，⎩⎨⎧=01)2(t ϕ其它4/10≤≤t当1=n 时，⎩⎨⎧=-01)12(t其它4/32/1≤≤t故当0=n 时，⎩⎨⎧=-01)2().(n t t ϕϕ 其它0=n当0=n 时，⎩⎨⎧=-01)2().(n t t ϕϕ其它4/10≤≤t故⎩⎨⎧=-=⎰022/1)2().(2dt n t t h n ϕϕ 其它0=n3）求n g ⎩⎨⎧=-=022/1)1(n nn h g0=n4）求)()()(0,10,1t g t g t nn--==∑ϕϕψ⎰=⋅=021)2(222/1t ϕ 其它4/10≤≤t1)(t ϕt)(t ψ(ϕ。

魔鬼阶梯的Hausdorff测度与维数的开题报告

魔鬼阶梯的Hausdorff测度与维数的开题报告1. 研究背景魔鬼阶梯（Devil's Staircase）是一个经典的分形模型，它是一条连续但处处不可微的函数曲线。

魔鬼阶梯最早由卡特兰（Cantor）提出，并由伯斯克（Birkhoff）命名为“魔鬼阶梯”。

魔鬼阶梯有着多种应用，例如在图像处理、信号处理、地理信息系统和经济学中使用。

Hausdorff测度和维数是两个重要的分形理论工具，已经成为研究分形的基本方法。

Hausdorff测度可以描述分形的尺度特征，而维数可以描述分形的空间复杂度。

在分形研究中，Hausdorff测度和维数已经成为了分形分析的基本工具。

2. 研究内容本文主要研究魔鬼阶梯的Hausdorff测度和维数。

具体研究内容包括以下几个方面：（1）介绍魔鬼阶梯的基本定义和性质；（2）通过构造逐步分形过程，确定魔鬼阶梯的分形特征；（3）分别使用Box-counting和Covering数法计算魔鬼阶梯的Hausdorff测度和维数；（4）比较Box-counting和Covering数法的计算结果，并分析它们的误差来源；（5）讨论魔鬼阶梯的Hausdorff测度和维数与逐步分形过程的关系。

3. 研究意义研究魔鬼阶梯的Hausdorff测度和维数，可以更深入了解魔鬼阶梯的分形特征和尺度特征。

此外，本文的研究方法还可以推广到其他分形模型的研究中。

对于工程应用来说，本文的研究可以为图像处理、信号处理和地理信息系统等提供基础性理论支持。

4. 研究方法本文采用数学分析和计算机模拟的方法，具体步骤如下：（1）利用分形逐步构造法构造魔鬼阶梯模型；（2）分别使用Box-counting和Covering数法计算魔鬼阶梯的Hausdorff测度和维数；（3）比较计算结果，分析误差来源；（4）分析Hausdorff测度和维数与逐步分形过程的关系。

5. 预期成果本文的预期成果包括以下几个方面：（1）详细介绍魔鬼阶梯的基本定义和性质；（2）确定魔鬼阶梯的分形特征和尺度特征；（3）计算魔鬼阶梯的Hausdorff测度和维数，并分析误差来源；（4）讨论Hausdorff测度和维数与逐步分形过程的关系。

扰动康托集子集的Hausdorff维数

我们记（Ｅ）＝Ｄ并称为点的码地址。设，Ａ＝｛ａ，，｝是一个有限集，＝｛＝ａ， … ａＡ
ＳＳ…Ｓ… ∈ ＤＳ ∈ Ａ｝，ｌ２：记ｌＳＳ…ｓｌ，２
ｌｌｌ，＝＃ｓＩＩ｛，＝ａ，ｆｌ其中ＩｌＩ ∈ ｝，ｌｌ。表示元素ａ在序列ｌ中出现的次数。假设对任
３＝
（， … ，），我们得到一类与 ∈Ａ相关ｃｃ则Ｎ
的扰动康托集，为Ｅ（）。由文献［］知ｄｍ记２可ｉＥ（）＝ＤｍＥ（）＝，中满足方程：ｉ其
ｍｈ
（）任意 ∈ ３对
意 ∈Ａ， ∈Ａｉ，ｍ
—
讨论了康托型集的子集的维数，本文中我们进一在
步讨论一类扰动康托集Ｅ（）的子集Ｂ（）的分
形维数的性质。
：叩＞０，］
∞
２定义与记号
设．ｌ，ｊ，＝｛，，７＝０１Ｍ１２ … ，｝， ∈ Ｎ且ｈｈ
意 ∈Ｅ，存在唯一的 ∈Ｄ使得（）ｌＸｏｋ＝
么
∈ ｛，，，｝１ ≤ １２ … ｈ（ ≤ ｍ）。对
＝
５ … … ，们如下定义（对每个（＂１我ａ）：１≤ ≤ ｋ当＝ａ（），１≤ｉｍ）， ≤ 时我们从中挑出
正实数且 ∑ ：１则对任意ｑｑ， ¨ｑ， ∈ …，
Ｒ，有
≤ｍ为概率向ｉ．口０，１１ ≤ ）量，ｅＰ＞ ∑Ｐ＝（ ≤ｉ．

hausdorff维数

hausdorff维数
康拉德-赫斯特距离（Hausdorff Distance）是一个度量两个集合间距离的概念。

该距离源
于名为Hausdorff维度的概念，该维度可以定义两个集合之间的度量，也可以称之为距离。

Hausdorff维度是一个常用的维度计数模型，它最初由施密特（Schmidt）度量发现，当时
它被称为康福尔格维度。

像卡曼（Carmen）、武器（Wulff）和普林西比（Pooley）这样
的物理学家教授发现这一点后，该维度被定义为康拉德-赫斯特距离（Hausdorff Distance）。

康拉德-赫斯特距离（Hausdorff Distance）定义了两个集合之间的“极大距离”，从而提供了定量的度量方法来确定两个或多个集合之间的相似度。

它可以在机器学习、数据挖掘和计
算机视觉等领域中使用，例如统一医疗影像分割，以及其他常见的分类和检测应用。

在视觉处理中，该算法可用于比较图像配准，识别相同的像素，以及计算图像尺寸变化之间的差异。

在多维信息的处理中，Hausdorff Distance也被称为多态学和地理信息系统（GIS）中的多维度度量。

它也被用于嵌入式系统，从而实现对机器人控制、导航和流程调度的多维定位和路径规划。

使用Hausdorff Distance来确定两个集合间的概念相似度具有竞争优势，因为它可以比较
其中每一个维度之间的差异，以评估两个集合之间的关系。

因此，它可以用于机器学习算
法中的内容识别和相似性比较，以及其他方面的应用。

三维自相似集的Hausdorff测度与上凸密度

三维自相似集的Hausdorff测度与上凸密度在分形几何中，自相似集的Hausdorff测度在理论上已经得到广泛研究，但Hausdorff测度的实际计算和估计相当困难，目前还没有找到普适的方法，即使是十分规则的自相似集也是如此，目前只是对少量特殊的自相似集计算出它们的Hausdorff测度值．上凸密度是刻画分形集合局部结构的一个重要参数，它与Hausdorff测度有着密切的联系，本文主要根据二者之间的关系研究一类由单位立方体生成的自相似集的Hausdorff测度．文章首先介绍了Hausdorff测度与维数，然后介绍了自相似集的相关定义及性质，随后介绍了密度与上凸密度的定义及其性质，最后主要研究了三维空间中，由单位立方体生成的一类自相似集，也就是一个Sierpinski块，在满足强分离条件及维数小于1的条件下，证明了自然覆盖为其实现上凸密度1计算的最好形状，因而自然覆盖即是最好的覆盖，作为它的直接推论，可以得到该类自相似集的Hausdorff测度的精确值并给出一些应用．。

知乎康托集的理解

康托集的理解
康托集（Cantor set）是数学中的一个重要概念，它是位于线段上的点集，由德国数学家康托在1883年引入。

康托集具有许多奇特的性质，在集合论、拓扑学、实分析、测度论、分形理论等各个数学分支中都扮演着重要的角色。

康托集的构造是通过去掉线段的一部分来得到的。

具体来说，康托集可以通过以下步骤来生成：
1.开始时，取一条长度为1的线段。

2.去掉中间的1/3部分，剩下两条长度为2/3的线段。

3.重复这个过程，每次都去掉中间的1/3部分，直到无穷多次。

经过无穷多次的迭代后，剩下的线段就是康托集。

值得注意的是，康托集的长度为0，也就是说它是一个没有大小的点集。

康托集具有许多奇特的性质。

例如，它是一个完全不连通的集合，也就是说它不包含任何线段。

此外，康托集还是一个自相似集合，也就是说它的任何部分都与整体具有相同的结构。

康托集在数学中有很多应用。

例如，它可以用来构造反例，说明一些数学定理在某些情况下不成立。

此外，康托集还与分形理论密切相关，它是分形理论中的一种重要模型。

总的来说，康托集是一个非常有趣的数学概念，它还有很多
未解之谜等待着我们去探索。

分形维数浅释

分形维数（Fractal Dimension）浅释笔者: 喻麟佑博士（美国亚利桑那大学物理学博士）2012年3月于广州前言：最近，数学课下课后，有学生问我一个网上流传的数学问题，令很多学生困惑。

简化以后，大意可以由下图描述：三角形的两个斜边一直往下折，折了无穷次后，看起来不就是和底边一样了？那么，1 + 1不就等于了？要回答类似这个问题，必须了解分形(Fractal)的原理才行。

其实这两个斜边，折了无穷次后，是一个分形的结构，和一条直线是大不相同的。

现在，我们来了解一下分形的原理。

正文：分形 (Fractal) ，又称“碎形” 或“残形”。

这种几何形状，对很多人而言，其实并不陌生，大家或多或少都可在一些书本、杂志封面、海报或月历等地方看到过。

自从20世纪80年代开始 [注一] ，“混沌(chaos)”，“奇异吸引子(strange attractors)”，“分形(fractal)”, 还有与以上相关的许多新名词，如雨后春笋般呈现，且被人们所津津乐道。

无论是专业人士的讨论或一般茶余饭后的闲谈皆然。

分形几何，有若干特性，例如“自相似性（self-similarity）”等等。

本文由一个最耐人寻味的特性切入，那就是分形维数（Fractal Dimension）。

并且，也借此讨论过程，得以对分形（碎形）有更深入的了解。

首先，众所周知，一般几何所用的维数，或维度 (Dimension) 是整数，如一个点是0维，一条线段是1维，一个在平面上的几何图形是2维，如一个方形或一个圆形；再者，一个立方体或一个球形，则被视为3维。

然而，分形，却具有非整数的维数。

这是怎么回事呢？为了解释清楚，我们先看看一条线段（如图一）：图一如果我们把此线段分割一次，则，，式中 L 是一个常数，n是分割的次数，乃分割n 次后的总碎片数，是分割n 次后的每一碎片的长度第二次分割（每个线段再分割一次）：，，第三次分割（每个线段再分割一次）：，，因此，我们不难知道，分割 n 次后，总碎片数：，每一碎片大小：现在，让我们来定义一个维数D：(式一)式中，L 的D次方（即维数）等于，分割n 次后的总碎片数，乘上每一碎片长度的D次方。

分形理论发展历史及其应用

、分形理论1.1、引言欧氏几何、三角学、微积分学使我们能够用直线、圆、抛物线等其他简单曲线来建立现实世界中的形状模型。

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等，它们所描述的几何对象是规则和光滑的。

而在自然界中存在着大量的复杂事物：变幻莫测的云彩、雄浑壮阔的地貌、回转曲折的海岸线、动物的神经网络、不断分叉的树枝、纵横交流的血管烧结过程中形成的各种尺寸的聚积团等等。

面对这些事物和现象，传统科学显得束手无策。

因为目前还没有哪一种几何学能更好地描述自然形态，象山、云、火这类的自然形态尚缺少必要的数学模型。

近30 年来，科学家们朦胧地“感觉” 到了另一个几何世界，即关于自然形态的几何学，或者说分形几何学。

这种几何学把自然形态看作是具有无限嵌套层次的逻辑结构，并且在不同尺度之下保持某种相似的属性，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。

于是在变换与迭代的过程中得到描述自然形态的有效方法(其中L系统和IFS方法便是典型的代表)。

分形理论是非线性科学的一个重要分支，主要研究的就是自然界和非线性系统中出现的不光滑和不规则的具有自相似性且没有特征长度的形状和现象。

1.2、分形理论的起源与发展1967年美籍数学家曼德布罗特(B.B.Mandelbort)在美国权威的《科学》杂志上发表了题为《英国的海岸线有多长?》的著名论文。

海岸线作为曲线，其特征是极不规则、极不光滑的，呈现极其蜿蜒复杂的变化。

我们不能从形状和结构上区分这部分海岸与那部分海岸有什么本质的不同，这种几乎同样程度的不规则性和复杂性，说明海岸线在形貌上是自相似的，也就是局部形态和整体态的相似。

在没有建筑物或其他东西作为参照物时，在空中拍摄的 1 00公里长的海岸线与放大了的10 公里长海岸线的两张照片，看上去会十分相似。