谢尔宾斯基三角形

谢尔宾斯基三角形(英语:Sierpinski triangle)是一个分形,在二十世纪初以波兰数学家瓦茨瓦夫·谢尔宾斯基命名,但这类图案曾广泛地出现十三世纪科斯马蒂英语Cosmatesque式的石雕装饰上。[1]它是自相似集的例子。

三维版本的谢尔宾斯基三角形
谢尔宾斯基三角形,它的豪斯多夫维是log(3)/log(2) ≈ 1.585。

构造

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去掉中心

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  1. 取一个实心的三角形。(多数使用等边三角形)
  2. 沿三边中点的连线,将它分成四个小三角形。
  3. 去掉中间的那一个小三角形。
  4. 对其馀每个三个小三角形重复1。

取其他形状,如一个正方形,用类似的方法构造,也会得到类近谢尔宾斯基三角形的图案:  

混沌游戏

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动画展示由混沌游戏得到的谢尔宾斯基三角形

用随机的方法(Chaos Game英语Chaos_game),都可得到谢尔宾斯基三角形:

  1. 取平面上三点A,B,C,组成一三角形
  2. 任意取三角形 ABC内的一点
  3. 画出 P和三角形其中一个顶点的中点,并将P移动到这个点
  4. 重复3

L系统

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下图展示了曲线如何逼近谢尔宾斯基三角形。

 

这条曲线以L系统来记述为:

变数: A , B
常数: + , -
公理: A
规则:
A → B-A-B
B → A+B+A
  • A,B : 向前
  • - : 左转60°
  • + : 右转60°

性质

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对整数维度   ,将一个物体每边都放大一倍时,物体的体积会增大   倍。对谢尔宾斯基三角形,将它放大一倍会得到三个与原图案一样大小的三角形,因此它的豪斯多夫维 

谢尔宾斯基三角形的面积为零(见勒贝格测度)。每一次迭代后图案的面积都是原来的  ,无穷迭代令该面积收敛于零。[2]

外部链接

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  1. ^ Williams, Kim. Stewart, Ian , 编. The pavements of the Cosmati. The Mathematical Tourist. The Mathematical Intelligencer. December 1997, 19 (1): 41–45. S2CID 189885713. doi:10.1007/bf03024339. 
  2. ^ Helmberg, Gilbert, Getting Acquainted with Fractals, Walter de Gruyter: 41, 2007, ISBN 9783110190922 .