为“维“至形状没有线或球,或者更一般地说是歧管.A型形状谁的Hausdorff维数不是整数是一个分形的(该期限到期于Benoit曼德尔布罗特,他是著名的设置). 如果你看过科赫雪花,其Hausdorff维数为log 4/log 3。更详细地说:我们在一个固定的欧几里德空间 R(右)n个对于每个实数s≥0,都有一个测度H(H)秒为的子集定义R(右)n个.H(H)秒被称为秒-维铝豪斯道夫测量(通常用大写字母H书写)。顾名思义,H(H)秒测量“s”-维子集合的“al volume”R(右)n个。其构造的关键思想是注意,对于整数维s和简单集合A(例如-维铝盒或球),s-维A的al体积是A直径的s次幂的常数倍。球的常数是2-秒α(s),其中α(s”)是s-空间中单位球{x|≤1}的s-体积的传统表示法。但α(s)有一个简单的公式伽马函数,适用于所有实s≥0:
α(s)=Γ(1/2)秒/Γ(1+s/2)。(*)
我们当然可以利用直径,所以公式
体积秒(A) =2-秒α(s)直径A
用于定义s-维al体积函数,至少对于球而言,当s为整数时,它与普通体积一致。现在我们使用的是测量理论作为卡拉斯气味的构造。它相当于测量任意集合A的体积,方法是用一组球覆盖A,将其体积相加,然后取极限值,因为球的最大尺寸缩小为零。给定一个(不一定是有限的)集合{B我}由壬覆盖A的球定义
体积秒(A;{B我}) = ∑我体积秒(B)我)和体积秒(A;t)=inf卷秒(A;{B我})
下确界覆盖所有覆盖物{B我}A的球数最大直径t.然后定义
H(H)秒(A) =极限t→0体积秒(A;t)
结果产生了测量在度量中需要所有良好的属性,这与s一致-维铝勒贝格测度对于整数s。
(*)为了证明这一点,计算exp(-|x)的积分|2)在极坐标中R(右)n个利用Fubini定理和Γ(1/2)=π的事实1/2.
[另请注意,在度量空间人们可以找到直径在任何一局中,不仅仅是一个球:直径A=sup{d(x,y)|x,y∈A}。因此,可以使用球家族中不同家族成员的覆盖物来进行Carathéodory的建造。一般来说,一个人会得到不同的措施。详情请参见费德勒,几何测量理论, 2.10.]
如果你玩弄这个定义一段时间,你会发现对于任何给定的集合a,都有最多一个实数s,因此0<H(H)秒(A) <∞。直观地说,如果你拿一个集合,试图用一个太小的维度来测量它的体积,你总是会得到∞,如果你试图用太大的维度测量它的容积,你总是得到0。∞范围和0范围之间的唯一断点称为Hausdorff维数(也有可能在断点处的体积本身为0或∞;例如R(右)具有Hausdorff维度1和无限1体积。)Hausdorff维数在实践中很难计算,因为现有的定义都不是很有建设性的。使用上面的定义,不难获得某个对象的Hausdorff维数的上限:只需展示一个精确的覆盖序列,其体积秒降至零。要获得下限要困难得多,因为您必须显示vol秒属于每一个覆盖层的细化顺序无限制地增加。如果您感兴趣的集合具有简单的递归结构,例如科赫雪花 杰博亚·科林诺夫斯基如下所述,然后您可以实际计算出s,它将产生有限正H(H)秒,然后计算这个数字,这样就不必给出边界。但否则,你或多或少会陷入困境。
了解更多豪斯道夫测量s和其他部分的严格数学理论分形的设置,您可能会求助于几何测量理论:初学者指南Frank Morgan,或分形集的几何肯尼斯·福尔科纳(Kenneth Falconer)。有关Carathéodory建筑和其他技术问题的详细信息,请参阅优秀但密集的几何测量理论赫伯特·费德勒。