我们来玩一个简单的几何游戏:
P0随机选取,然后随机选择了顶点A2,得到P1
随机选择了顶点A3,得到P2
(今日头条 by)
猜一猜:最终将会得到一个什么样的图案?每次都随机选取顶点,最后得到的会是一片杂乱无章的点吗?最终图案跟初始点的位置有关吗?
我们来尝试一下(编个程序很容易进行)。
迭代30次以后,我们有31个点。杂乱无章,没什么规律
迭代30次
迭代200次以后,我们有201个点。似乎有那么点意思了?
迭代200次
迭代3200次看看,3201个点。看出规律来了吗?
迭代3200次
迭代100000次,100001个点
迭代100000次
这个结果眼熟吗?
如果忽略一开始的几个孤立点,我们就得到了分形几何中大名鼎鼎的谢尔宾斯基三角形(Sierpinski triangle)。
如果换个初始点,比如,从正三角形的中心开始,结果会不一样吗?
迭代100000次后,我们得到
从正三角形的中心开始,迭代100000次
除了一开始的几个孤立点不同,我们仍然得到同样的谢尔宾斯基三角形!
通过不断地随机迭代,我们就从无序中得到井然有序的图案。
如果不是三角形,对于正方形、五边形、六边形,又会如何呢?对于正方形,迭代100000次后,得到
正方形,迭代100000次
杂乱无章,一团浆糊。
对于正五边形,迭代1000000次后,得到
正五边形,迭代1000000次
从结果来看,似乎只有奇数边的多边形,可以形成类似谢尔宾斯基三角形的分形结构;而偶数边的多边形最终无法形成有序的图案。
对于三角形,迭代的时候如果不是取1:1的中点,比如取1:2、1:3或2:3的比例点,又会如何呢?稍作尝试,结果如下:
2:3
5:4
1:2
选择不同的比例点,也可以形成类似谢尔宾斯基三角形的分形结构。
那为什么会形成这样的分形图案呢?
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最后留一个问题
对于正方形或其他偶数边的多边形,如果选择合适的比例点,能够形成类似的分形结构吗?
(今日头条 by )
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