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科赫雪花


KochSnowflake

科赫雪花是一个 fractal 曲线,也称为科赫岛,由 Helge von Koch 于 1904 年首次描述。它通过从一个 等边三角形开始构建,移除每条边的内三分之一,在移除边的位置构建另一个 等边三角形,然后无限重复该过程。科赫雪花可以简单地编码为一个 Lindenmayer 系统,初始字符串为"F--F--F"字符串重写 规则"F" -> "F+F--F+F",以及角度 60 degrees。上面显示了构造的第零次到第三次迭代。

三角形的每个分形边有时被称为科赫曲线。

KochSnowflakeMotif

分形也可以使用基曲线和母题构建,如上所示。

科赫雪花的第 n 次迭代在 Wolfram Language 中实现为KochCurve[n]。

N_n 为边数,L_n 为单边长度,l_n周长A_n 为第 n 次迭代后雪花的 面积。此外,将初始 n=0 三角形 Delta面积 表示为,初始 n=0 边的长度表示为 1。那么

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 的递推方程得到

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

因此当 n->infty 时,

 A_infty=8/5Delta.
(8)

那么容量维度为

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

一些美丽的 平铺,其中一些例子如上所示,可以通过迭代科赫雪花来制作。

KochSnowflakeTiling

此外,面积比为 1:3 的两种尺寸的科赫雪花 平铺平面,如上所示。

KochFrillFlake3

科赫雪花的另一种美丽的修改包括用填充三角形内接组成三角形,可能以某个角度旋转。上面展示了 3 次和 4 次迭代的一些示例结果。


另请参阅

Cesàro Fractal, 外雪花, Gosper 岛, Koch 反雪花, Peano-Gosper 曲线, Pentaflake, Sierpiński Sieve

使用 探索

参考文献

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在 上被引用

科赫雪花

引用为

Weisstein, Eric W. “科赫雪花。” 来自 MathWorld-- 资源。 https://mathworld.net.cn/KochSnowflake.html

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