Caratteristiche dei frattali

DIMENSIONE FRATTALE - SECONDA PARTE

La dimensione può essere definita, in modo più consono ai nostri scopi, nel seguente modo:

  1. Se n è il numero di ingrandimenti lineari, indichiamo con f(n) il numero di copie dell'oggetto. (figure 1 - 5)

  2. Si ha che f(n) è rappresentato dalla potenza di base n e di esponente la dimensione.

  3. Dunque possiamo scrivere f(n) = nd

  4. Si ha quindi d =logn[f(n)] = log[f(n)]/logn

           ESEMPIO
 

Prendiamo un segmento e raddoppiamo la sua lunghezza.
Otteniamo due copie del segmento originale.    2=21
In generale otteniamo tante copie quanto è il numero di ingrandimenti.
Si ha che f(n) = n.
Dunque
d=1

 

Figura 1


Prendiamo ora un rettangolo e raddoppiamo la lunghezza di entrambe le sue dimensioni.
Otteniamo quattro copie dell'originale.    4=22
 

 

Figura 2


Se triplichiamo la lunghezza di entrambe le sue dimensioni otteniamo invece nove copie dell'originale.   9=32
In generale otteniamo che le copie sono uguali al quadrato del numero di ingrandimenti.
Si ha che f(n) = n2
Dunque d=2

 

Figura 3


Prendiamo un cubo e raddoppiamo la lunghezza del suo lato.
Otteniamo così otto copie dell'originale.   8=23
Se quadruplicassimo la lunghezza del lato, otterremmo ben sessantaquattro copie dell'originale!   64=43
In generale otteniamo che le copie sono uguali al cubo del numero di ingrandimenti.
Si ha che f(n) = n3
Dunque d=
3

 

Figura 4


Nel caso dei frattali possiamo calcolare la dimensione, tenuto conto della loro autosimilarità, applicando la definizione nel passaggio fra il passo iniziale ed il primo passo: ad esempio, nel caso della curva di Koch, vediamo che abbiamo 4 segmenti ognuno di lunghezza=1/3 della precedente.
Dunque la dimensione è log(4)/ log(3)
≈ 1.26
La curva di Koch è più di una linea e meno di una superficie!
 

 

Figura 5


Nel caso del frattale di Cantor abbiamo invece 2 segmenti ognuno di lunghezza = 1/3 della precedente.
Dunque la dimensione è log(2)/log(3)
≈ 0.63
Il frattale di Cantor è meno di una linea!
 

Nel caso del frattale di Peano abbiamo  9 segmenti ciascuno di lunghezza uguale ad 1/3 del segmento di partenza. La dimensione frattale è quindi (log9/log3) = 2.
Dunque il frattale di Peano ha la dimensione di una superficie.

   

La dimensione ci dà un'indicazione di quanto sia complicata  una figura autosimile e ci fa capire come i frattali occupino spesso un posto "a metà" fra oggetti ad una o a due dimensioni, oppure fra zero ed una dimensione!
E' possibile trovare una lista molto fornita di frattali con relativa dimensione su Wikipedia.
Abbiamo anche un approfondimento sulla dimensione del triangolo di Sierpinski.

  



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