欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:56200783
大小:71.00 KB
页数:4页
时间:2020-03-20
《分形理论及其发展历程(推荐).doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、分形理论及其发展历程李后强汪富泉被誉为大自然的儿何学的分形(Fractal)理论,是现代数学的一个新分支,但其木质却是一种新的世界观和方法论。它与动力系统的混沌理论交叉结合,相辅相成。它承认世界的局部可能在一定条件下。过程中,在某一方面(形态,结构,信息,功能,时间,能量等)表现出与整体的相似性,它承认空间维数的变化既可以是离散的也可以是连续的,因而拓展了视野。分形儿何的概念是美籍法国数学家曼徳尔布罗特(B.B.Mandelbrot)1975年首先提出的,但最早的工作可追朔到1875年,徳国数学家维尔斯特拉斯(K.Weierestrass)构造了处处连续但处处不可微的函数,集合论
2、创始人康托(G.Cantor,徳国数学家)构造了冇许多奇异性质的三分康托集。1890年,意大利数学家皮亚诺(G.Pemw)构造了填充帘间的曲线。1904年,瑞典数学家科赫(H.vonKoch)设计出类似雪花和岛屿边缘的一类曲线。1915年,波兰数学家谢尔宾斯基(W.Sierpinski)设计了彖地毯和海绵一样的儿何图形。这些都是为解决分析与拓朴学中的问题而提出的反例,但它们正是分形儿何思想的源泉。1910年,徳国数学家豪斯道夫(F.llausdorff)开始了奇异集合性质与量的研究,提出分数维概念。1928年布利干(G.Bouligand)将闵可夫斯基容度应用于非整数维,山此能将
3、螺线作很好的分类。1932年庞特里亚金(L.S.Pontryagin)等引入盒维数。1934年,贝塞考维奇(A.S.Besicovitch)更深刻地提示了豪斯道夫测度的性质和奇异集的分数维,他在豪斯道夫测度及其儿何的研究领域中作出了主要贡献,从而产生了豪斯道夫-贝塞考维奇维数概念。以后,这一领域的研究工作没右引起更多人的注意,先驱们的工作只是作为分析与拓扑学教科书中的反例而流传开來。I960年,曼德尔布罗特在研究棉价变化的长期性态时,发现了价格在大小尺度间的对称性。同年在研究信号的传输误差时,发现谋差传输与无谋差传输在时间上按康托集排列。在对尼罗河水位和英国海岸线的数学分析中,发
4、现类似规律。他总结H然界中很多现象从标度变换角度表现出的对称性。他将这类集合称作H相似集,其严格定义可山相似映射给出。他认为,欧氏测度不能刻划这类集的本质,转向维数的研究,发现维数是尺度变换下的不变量,主张用维数來刻划这类集合。1975年,曼徳尔布罗特用法文出版了分形儿何第一部著作《分开:形状、机遇和维数》。1977年该书再次用英文出版。它集中了1975年以前曼徳尔布罗特关于分形儿何的主要思想,它将分形定义为豪斯道夫维数严格大于其拓朴维数的集合,总结了根拥自相似性计算实验维数的方法,山于相似维数只对严格自相似这一小类集冇意义,豪斯道夫维数虽然广泛,但在很多情形下难以用计算方法求得
5、,因此分形儿何的应用受到局限。1982年,曼徳尔布罗特的新蔚《自然界的分形儿何》出版,将分形定义为局部以某种方式与整体相似的集,IE新讨论盒维数,它比豪斯道夫维数容易计算,但是稠密可列集盒维数与集所在空间维数相等。为避免这一缺陷,1982年特里科特(C.Tricot)引入填充维数,1983年格拉斯伯格(P.Grassberger)和普罗克西娅(1.Procaccia)提出根据观测记录的时间数据列直接计算动力系统吸引子维数的算法。1985年,曼徳尔布罗特提出并研究自然界中广泛存在的自仿射集,它包描自相似集并可通过仿射映射严格定义o1982年德金(F.M.Dekking)研究递归集,
6、这类分形集山迭代过程和嵌入方法生成,范围更广泛,但维数研究非常困难。徳金获得维数上界。1989年,钟红柳等人解决了徳金猜想,确定了一大类递归集的维数。随着分形理论的发展和维数计算方法的逐步提岀与改进,1982年以后,分形理论逐渐在很多领域得到应用并越来越广泛。建立简便盛行的维数计算方法,以满足应用发展的需要,还是一项艰巨的任务。自然界中的分形,与概率统计、随机过程关系密切。确定性的古典分形集加入随机性,就会产生岀随机康托集、随机科契曲线等齐种随机分形。1968年,曼徳尔布罗特研究布期运动这一随机过程时,将其推广到与分形有关的分数布训运动。1974年他乂提出了分形渗流模型。1988
7、年,柴叶斯(j.T.Chayes)给出了详细的数学分析。1984年,扎乐(U.Zahle)通过随机删除而得到十分有趣的分形构造,随机分形能更真实地描述和模拟自然现象。动力系统中的分形集是近年分形儿何中最活跃和引人入胜的一个研究领域。动力系统的奇异吸引子通常都是分形集,它们产生于非线性函数的迭代和非线性微分方程中。1963年,气彖学家洛伦兹(E.N.Lorenz)在研究流体的对流运动时,发现了以他的名字命名的第一个奇异吸引子,它是一个典型的分形集。1976年,法国天文学家伊侬(M.
此文档下载收益归作者所有