domingo, 7 de febrero de 2016

Frattali, Infinity bellezza

I frattali fa l'infinito nel finito?


Guardando la figura sopra, un frattale, non siamo in grado di individuare immediatamente qualcosa in natura, perché non abbiamo riferimenti reali. La prima sfida è quella di definire il frattale, un'entità creata da algoritmi matematici, utilizzando i computer per migliaia di calcoli richiesti.


A volte possiamo trovare la corrispondenza tra la natura e il frattale, a volte è impossibile. Qual è la definizione di un frattale?

Possiamo utilizzare le definizioni vaghe o criptici come:

• Un frattale è un self-simile o figura auto-simile,
• contenente copie di se stesso,
• generato in modo ricorsivo,
• avere una struttura chiara arbitrariamente piccole squame,
• è così irregolare che è difficile da descrivere in termini di linguaggio della geometria euclidea,
• ha una dimensione che non è complesso e aumenta la sua dimensione topologica (dimensione topologica è lo spazio necessario per disegnare il frattale)
• ha una definizione semplice e ricorsivo.



Gonze (2010) stabilisce che un frattale è generalmente "una forma grezza o frammentato geometrica che può essere suddiviso in più parti, ciascuna delle quali è (almeno approssimativamente) una copia ridotta dimensione all" (B. Mandelbrot). Questa proprietà viene chiamata auto-similarità. Il termine è stato coniato da Benoît Mandelbrot nel 1975 e deriva dal fractus latina che significa "rotto" o "fratturato".


Per Liebovitch e Shehadeh (2005: 179-180) gli oggetti nello spazio possono avere proprietà frattali. La serie storica può avere proprietà frattali. Le serie di numeri possono avere proprietà frattali. Gran parte delle statistiche con cui si mostrano familiare le proprietà dei dati "lineari". I frattali possono aiutare a descrivere alcune proprietà di dati "non lineari". La maggior parte dei dati è caratterizzato dalla deviazione media e standard, e 45,3 ± 0,3; per i dati che sono frattale, la media e la deviazione standard sono prive di significato. Questo implica un cambiamento significativo nel modo più semplice che vediamo e gestire i dati.


Gonze (2010) afferma che anche se sembrano simili a tutti i livelli di ingrandimento, è spesso considerato che i frattali sono infinitamente complesso (in termini informali). Gli oggetti naturali che sembrano frattali in misura sono le nuvole, montagne, fulmini, coste, e fiocchi di neve. Tuttavia, non tutti gli oggetti auto-similari sono frattali - per esempio, la linea reale (una linea retta euclidea) è formalmente auto-simile, ma non ha altre caratteristiche frattali (Gonze 2010: 8).

Huang e Cheng (s / f: 3) indicano che un frattale è un insieme la cui dimensione di Hausdorff Besicovitch supera rigorosamente la dimensione topologica (questa è una definizione molto astratta). In generale, un frattale è definita come una forma geometrica ruvida o frammentato che può essere suddiviso in più parti, ciascuna delle quali è (almeno approssimativamente) una copia di dimensioni ridotte del tutto. I frattali sono generalmente auto-simile e indipendente da scala.

Proprietà di oggetti nello spazio

Quando espandiamo un oggetto non-frattale, nuovi dettagli non vengono visualizzati. Ma quando estendiamo un oggetto frattale continuiamo a vedere pezzi sempre più piccoli. pezzi più piccoli sono copie dei pezzi più grandi. Non sono più piccole copie esatte, ma sono più piccoli, molto simile a pezzi più grandi repliche (Liebovitch 2005:.. P 183).

Un oggetto frattale ha maggior parte sono circa le stesse dimensioni. Un oggetto frattale ha pezzi di tutte le dimensioni diverse. La variazione delle dimensioni dei pezzi di oggetti frattali è molto maggiore della variazione nelle dimensioni dei pezzi di oggetti non frattale. (Leibovich, 2005: 184-185)

Auto-similarità. Piccole parti sono più piccoli dei pezzi copie più grandi. Scale. I valori misurati dipendono dalla risoluzione utilizzata per eseguire la misurazione. Statistiche. La dimensione "media" dipende dalla risoluzione utilizzata per la misurazione.


Un albero è frattale. Ha un paio di grossi rami, alcuni rami di medie dimensioni, e molti piccoli rami. Un albero è auto-simile, piccoli rami sono più piccoli rispetto ai grandi rami copie. C'è una scala di lunghezza e lo spessore di ciascun ramo dipende da ciò che si misura ramo. C'è una dimensione media di un ramo: maggiore è il numero di rami più piccoli che includono, minore è il "medium" lunghezza e spessore (Liebovitch, 2005: 187)



Il cielo modello ray è frattale. Ha un paio di grossi rami, alcuni rami di medie dimensioni, e molti piccoli rami. Il modello del fascio è auto-simile: piccoli rami sono più piccole delle più grandi rami copie. C'è una lunghezza di scala di ogni fascio di raggi dipende da ciò che si misura. C'è una dimensione media di fulmine: maggiore è il numero di raggi più piccoli che includono, minore è la lunghezza e lo spessore "medium" (Leibovitch; 2005: 188)




Secondo Gonze (2010) tradizionale geometria frattale è un'invenzione moderna basata su una dimensione caratteristica o scala, non esiste una descrizione specifica di formato o di scala per misurare. In geometria tradizionale, una formula come ad esempio x2 + y2 + z2 = R2 descrive una sfera; frattali in una semplice formula o algoritmo come Zn + 1 = Zn 2 + z0 descrive il frattale di Mandelbrot.




Un insieme di Julia è un'immagine speculare tipo dell'insieme di Mandelbrot. Si basa sulla stessa famiglia di base di funzioni f (x) = x2 + c. Ma invece di variare c (come nel set Mandelbrot), rimane fisso e variano x c. L'insieme di Julia c è l'insieme dei valori di x per cui l'iterazione di f (x) non divergono. Ci sono un numero infinito di insiemi di Julia - una per ogni possibile valore di c.




Nella prossima puntata vi mostreremo le proprietà e gli algoritmi Insieme di Mandelbrot, Julia e altri in dettaglio.


Riferimenti

Liebovitch, Larry S.; Shehadeh Lina A. (2005) Introduction to Fractals, Chapter 5
Center for Complex Systems and Brain Sciences, Center for Molecular Biology and Biotechnology, & Departments of Psychology and Biomedical Sciences Florida Atlantic University

Gonze Didier (2010) Fractals: theory and applications
Unité de Chronobiologie Théorique Service de Chimie Physique - CP 231 Université Libre de Bruxelles Belgium

Chen Ting (Matric No. U017596H) Huang Liming (S/F)World of fractalas

Caballero Roldan, Rafael (s/f) Caos y fractales


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