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科赫曲线或科赫雪花

2023-10-07 12:33

什么是科赫曲线?

科赫雪花(也称为科赫曲线、科赫星形或科赫岛)是一条数学曲线,也是最早描述的分形曲线之一。它基于科赫曲线,该曲线出现在瑞典数学家赫尔格·冯·科赫 1904 年发表的一篇论文中,题为“关于没有切线的连续曲线,可从初等几何构造”。

雪花面积的级数收敛到原始三角形面积的8/5倍,而雪花周长的级数发散到无穷大。因此,雪花具有由无限长的线界定的有限面积。


建筑

第1步:

画一个等边三角形。你可以用圆规或量角器来画雪花,或者如果你不想花太多时间画雪花,你也可以用眼睛来画。

  • 由于该分形的性质,理想情况下边长应能被 3 整除。这一点将在接下来的几个步骤中变得清晰。

    第 2 步:

    将每一面分成三等份。这就是为什么一边可以被三整除。

    第 3 步:

    在每个中间部分画一个等边三角形。测量中间三分之一的长度,找出这些新三角形的边长。

    第 4 步:

    将每个外侧分成三份。可以看到第二代三角形覆盖了第一代。这三个线段不应该被分成三个。

    第 5 步:

    在每个中间部分画一个等边三角形。

  • 注意您如何绘制每个桅杆三分之一的下一代零件。


    代表 Lindenmayer 系统


    科赫曲线可以用以下重写系统(Lindenmayer系统)表示:

    字母:F
    常数:+,?
    Axiom :F
    制定规则:F? F+F–F+F

    这里,F表示“向前拉”,-表示“右转60°”,+表示“左转60°”。
    要创建科赫雪花,您可以使用 F++F++F(等边三角形)作为公理。

    创建科赫曲线:

    # 用于打印部分科赫曲线的 Python 程序。
    # 导入库:海龟标准
    # python 图形库
    来自海龟进口*
    ​
    #创建科赫雪花或科赫曲线的函数
    def 雪花(长度边,水平):
    如果级别 == 0:
    向前(长度边)
    返回
    边长 /= 3.0雪花(长度边,级别-1)
    左(60)
    雪花(长度边,级别-1)
    右(120)
    雪花(长度边,级别-1)
    左(60)
    雪花(长度边,级别-1)
    
    # 主功能
    如果 __name__ == "__main__":
    
    # 定义乌龟的速度
    速度(0)
    长度 = 300.0
    
    # 向上拉笔 – 移动时不绘图。
    画笔()
    
    # 将乌龟向后移动一段距离,
    # 与乌龟的方向相反
    # 为首。
    # 不要改变海龟的航向。
    向后(长度/2.0)
    
    # 向下拉笔——移动时绘图。
    落笔()
    
    雪花(长度,4)
    
    # 控制乌龟窗口的关闭
    主循环()
    

    输出:

    要塑造具有科赫曲线的完整雪花,我们需要重复相同的图案3次。所以让我们尝试一下。

    # 用于打印完整科赫曲线的 Python 程序。
    来自海龟进口*
    
    # 创建科赫雪花或科赫曲线的函数
    def 雪花(长度边,水平):
    如果级别 == 0:
    向前(长度边)
    返回
    边长 /= 3.0
    雪花(长度边,级别-1)
    左(60)
    雪花(长度边,级别-1)
    右(120)
    雪花(长度边,级别-1)
    左(60)
    雪花(长度边,级别-1)
    
    # 主功能
    如果 __name__ == "__main__":
    # 定义乌龟的速度
    速度(0)
    长度 = 300.0
    
    # 向上拉笔 – 移动时不绘图。
    # 将海龟向后移动一段距离,相反
    # 向海龟前进的方向。
    # 不要改变海龟的航向。
    画笔()
    
    向后(长度/2.0)
    
    # 向下拉笔——移动时绘图。
    落笔()
    对于范围 (3) 内的 i:雪花(长度,4)
    右(120)
    
    # 控制乌龟窗口的关闭
    主循环()
    

    输出:

    https://www.webguidecorpuschristi.com/wp-content/uploads/output_www.webguidecorpuschristi.com4