Fractales bartolo luque - curso de introduccion sistemas complejos
F_Sicomoro
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May 11, 2016
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¿Qué tienen en común los brócolis, las nubes y los cráteres meteoríticos? Todos exhiben fractalidad. Una nueva ciencia como la de los Sistemas Complejos, requería una nueva manera de caracterizar las formas: la geometría fractal. En esta charla aprenderemos qué es un fractal, dónde aparece...
¿Qué tienen en común los brócolis, las nubes y los cráteres meteoríticos? Todos exhiben fractalidad. Una nueva ciencia como la de los Sistemas Complejos, requería una nueva manera de caracterizar las formas: la geometría fractal. En esta charla aprenderemos qué es un fractal, dónde aparecen, dónde se usan y qué nos desvelan. Veremos que, en el fondo, la invarianza de escala, que va más allá de la geometría, es el concepto crucial.
Cosas)raras:)el)perímetro
Koch)snowflake
n
nN 43)( ⋅=
n
nL )3/1()(=
n
nLnNnP )3/4(3)()()( ⋅==
3)0(
1)0(
==
==
nN
nL
∞→n∞
KochCurve.exe
14
"I coined fractal from the Latin adjective
fractus. The corresponding Latin verb
frangere means "to break": to create
irregular fragments. It is therefore
sensible -and how appropriate for our
needs! -that, in addition to "fragmented"
(as in fraction or refraction), fractus
should also mean "irregular", both
meanings being preserved in fragment."
(The Fractal Geometry of Nature)
La palabralatinafractussignificaquebrado. En palabras
de Benoit Mandelbrot:
Benoit Mandelbrot (1924-2010)
1IIIIIIIIIIIIIIIIII1I
r N
1/2 3
1/4 9
Sierpinsky)revisited
1IIIIIIIIIIIII1I
r N
1/2 3
1/4 9
1/8 27
k
0
1
2
3
rI=I2
2k
NII=I3
k
Sierpinsky)revisited
NI=(1/r)
DI
()
()r
N
D
/1log
log
=
()
()
()
()2log
3log
2log
3log
==
k
k
D
Fractal)vs.)integer)dimension
585.1
)2log(
)3log(
D ≈=
“moreIthanIaIlineI–lessIthanIanIarea”
What’sIspecialIaboutIfractalsIisIthatItheI
“dimension”IisInotInecessarilyIaIwholeInumber
“Clouds are not spheres,
mountains are not cones,
coastlines are not circles, and
bark is not smooth, nor does
lightning travel in a straight
line.”
BenoitIB.IMandelbrot
Geometric scale invariance and fractal geometry
«UnIfractalIesIunIobjetoI
matemáticoIcuyaI
dimensiónIdeIHausdorffesI
siempreImayorIaIsuI
dimensiónItopológica».
N(ε)=I2
k
whereIkIisItheIiterationI
AndIε=(1/3)
k
D=ln(2)/ln(3)I=I0.6309…
N(ε)=I8
k
whereIkIisItheIiterationI
AndIε=(1/3)
k
D=ln(8)/ln(3)I=I1.8927…
TheICantorISetIisItheIdustIofIpointsI
obtainedIasItheIlimitIofIthisIsuccessionI
ofIsegments
ThisIisIalreadyItheIlimitIofI
successionIofIiterations
N.=.(1/r)
D
Self9SimilarityImplies)a)Scaling)Relationship
Q)(r))=)B)r
b
Q)(ar))=)k)Q(r) Q)(r))=)B)r
b
Self9Similarity)can)be)satisfied)by)the)power)
law)scaling,)the)simplest)and)most)common)
form)of)the)scaling)relationship:
Proof:IusingItheIscalingIrelationshipItoIevaluateIQ(r)IandIQ(ar)
Q)(r))=)B)r
b)
Q)(ar))=)B)a
b
r
b
if))))k)=)a
b
then))))Q)(ar))=)k)Q)(r)
Fractals.in.Nature
Electrical
Discharge from
Tesla Coil
Fractals.in.Nature
Lichtenberg Figure
Created by exposing plastic rod to electron beam & injecting charge
into material. Discharged by touching earth connector to left hand end