分形理论及其应用

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出版者:科学出版社
作者:朱华/姚翠翠
出品人:
页数:323
译者:
出版时间:2011-1
价格:70.00元
装帧:
isbn号码:9787030299871
丛书系列:
图书标签:
  • 分形
  • 数学
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  • chaos
  • 科普
  • 理论东西不是非常多,至少我入门读的还不错.
  • 物理
  • 分形理论
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  • 混沌理论
  • 非线性系统
  • 自相似性
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  • 物理应用
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具体描述

分形理论是一门新兴的非线性学科,它是研究自然界不规则和复杂现象的科学理论和方法。《分形理论及其应用》主要介绍分形的基本理论及其在科学技术和人文艺术等方面的应用。全书共分10章,用通俗易懂的语言由浅入深地介绍了分形几何的基本概念、分形维数的计算、分形图形的生成、分形生长模型与模拟、分形插值与模拟、随机分形以及与分形密不可分的混沌理论的基本知识。在此基础上,通过总结自然界中的分形行为,用实例概述了分形图形、分形维数、分形模拟技术、分形图像编码压缩技术等在自然科学、工程技术、社会经济和文化艺术等领域中的应用成果。《分形理论及其应用》是在前人成果的基础上,融人了作者多年来的教学心得和部分科研成果编著而成的,内容丰富,实用性强,可作为高校本科生、研究生教材,也可作为教师、科研人员和分形爱好者的参考用书。

《分形几何:混沌中的秩序与美的探索》 这是一本关于分形几何的入门读物,旨在为读者揭示隐藏在看似杂乱无章的自然现象背后的数学规律与美学原理。本书将带领您进入一个充满无限细节和自相似性的数学世界,探索那些由简单规则生长出的复杂形态,例如海岸线的曲折、雪花的精致、树木的枝杈,乃至宇宙星系的分布。 核心内容概述: 分形概念的引入: 本书首先将清晰地定义什么是分形,以及它与传统欧几里得几何的根本区别。您将学习到“自相似性”和“分数维度”这两个核心概念,并理解它们如何成为描述复杂形状的关键。我们将从一些经典的分形图案入手,例如科赫曲线、谢尔宾斯基三角形和门德尔布罗集,通过直观的图示和简明的数学语言,逐步建立起对分形几何的初步认知。 迭代函数系统(IFS): 深入探讨生成分形图案的强大工具——迭代函数系统。本书将详细介绍IFS的工作原理,通过一系列简单的线性变换,如何能够精确地“绘制”出自然界中常见的复杂结构。您将学习如何构建和理解IFS,并尝试设计出属于自己的分形图案。 混沌理论的联系: 分形与混沌理论之间有着密不可分的联系。本书将阐述为何许多混沌系统的吸引子呈现出分形的结构,以及如何利用分形维度来量化混沌系统的复杂度。我们将探讨一些动态系统,如洛伦兹吸引子,并分析它们的分形特性。 分形维度的计算与意义: 除了传统的拓扑维度,分形几何引入了更加精细的维度概念,如豪斯多夫维度和盒盖维度。本书将详细讲解这些维度的计算方法,并阐释不同维度数值所代表的几何意义。您将理解,维度不再仅仅是整数,它可以是描述物体“填充空间”能力的一种更普适的度量。 分形生成算法与可视化: 学习如何通过计算机算法生成逼真的分形图案。本书将介绍一些基础的分形绘制算法,如逃逸时间算法(用于门德尔布罗集和朱利亚集)以及L-系统(用于植物枝干等自然形态的模拟)。通过实例代码和详细的解释,您将掌握将数学概念转化为视觉图像的方法。 分形在自然科学中的体现: 本书将广泛探讨分形概念在各个科学领域的应用。我们将考察分形在以下方面的实际应用: 地理学: 描述地形起伏、河流网络、海岸线等。 生物学: 分析肺泡结构、血管系统、神经元网络、植物生长模式等。 物理学: 模拟湍流、裂纹扩展、相变过程、以及研究混沌动力学系统。 材料科学: 研究多孔材料、表面粗糙度、材料断裂等。 计算机图形学: 创建逼真的自然景观、纹理和特效。 分形的美学与哲学思考: 除了其科学价值,分形也因其独特的视觉美感而引人入胜。本书将探讨分形图案如何挑战我们对“秩序”与“无序”的传统认知,并引发对宇宙本质、复杂性来源以及数学与现实世界关系的哲学思考。 本书特色: 循序渐进的教学方法: 从最基础的概念出发,逐步深入,确保不同数学背景的读者都能理解。 丰富的图示与案例: 大量精美的分形图例和生动的自然界案例,帮助读者直观地理解抽象的数学概念。 实践导向: 提供生成分形图案的思路和方法,鼓励读者动手实践。 跨学科视角: 展现分形几何在不同科学领域中的普适性和重要性。 无论您是数学爱好者、科学探索者,还是对自然界的复杂之美充满好奇,本书都将为您打开一扇通往全新认知维度的大门,让您在数学的严谨中发现无限的秩序与惊人的美。

作者简介

目录信息

前言
第1章 分形几何概述
1.1 初识分形——典型的分形几何图形
1.1.1 康托集
1.1.2 康托尘埃
1.1.3 方块分形
1.1.4 柯赫曲线
1.1.5 柯赫雪花
1.L6明可夫斯基香肠
1.1.7 皮亚诺曲线
1.1.8 谢尔宾斯基三角垫
1.1.9 谢尔宾斯基方毯
1.1.1 0门格尔海绵
1.2 分形几何的定义
1.2.1 Mandelbrot的定义
1.2.2 Falconer的定义
1.3 分形几何的基本性质
1.3.1 自相似性
1.3.2 无标度性
1.3.3 自仿射性
1.3.4 分形几何与欧氏几何的区别
1.3.5 分形几何的研究对象
1.4 分形之父——Mandelbrot
1.4.1 分形与Mandelbrot
1.4.2 家庭背景与成长历程
1.4.3 获得荣誉
第2章 分形维数
2.1 基本概念
2.1.1 分维概念产生的背景
2.1.2 分形维数的基本概念
2.2 Hausclorff维数
2.2.1 Hausdorff测度及性质
2.2.2 Hausdorff维数及性质
2.3 相似维数
2.3.1 相似维数的定义
2.3.2 典型分形图形的相似维数
2.4 盒计数维数
2.4.1 盒计数维数的定义
2.4.2 典型分形图形的盒维数
2.5 容量维数
2.5.1 容量维数的定义
2.5.2 典型分形图形的容量维数
2.6 关联维数
2.6.1 关联维数的定义和计算方法
2.6.2 Chen’s吸引子的关联维数
2.7 信息维数
2.7.1 信息维数的定义
2.7.2 复杂网络的信息维数
2.8 其他分形维数测定方法
2.8.1 分规法
2.8.2 面积一周长法
2.8.3 频谱法
2.8 结构函数法
2.8.5 均方根法
第3章 分形图形的L-系统生成法
3.1 简单的DOL-系统
3.1.1 什么是DOL-系统
3.1.2 DOL-系统的定义与操作
3.1.3 字符串的“海龟”解释
3.1.4 DOL-系统实例
3.2 DOL-系统的合成
3.2.1 边改写
3.2.2 点改写
3.2.3 边改写与点改写之间的关系
3.3 分叉结构
……
第4章 分形图形的IFS生成法
第5章 分形图形的复迭代生成法
第6章 扩散受限聚集模型
第7章 分形插值函数
第8章 随机分形
第9章 混沌理论简介
第10章 分形的应用
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的语言风格是我非常喜欢的,既有学术的严谨,又不失流畅和吸引力。作者善于运用类比和形象化的描述,将那些抽象的数学概念转化为易于理解的画面。例如,在解释分形维度时,作者用“锯齿的长度”来比喻,这比枯燥的数学公式要直观得多。书中对不同分形图形的色彩运用和排版设计,也极大地提升了阅读体验,使得翻阅的过程本身就是一种享受。我特别注意到作者在引用其他研究和文献时,都保持了高度的严谨性,这更增加了本书的可信度和学术价值。

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在阅读过程中,我发现这本书不仅仅是一本关于分形理论的书,它更像是一部关于如何观察世界、理解世界,以及如何用数学的语言去描述世界的指南。作者的笔触细腻而富有感染力,字里<bos> between the lines,透露出对数学和自然的热爱。我尤其喜欢书中对“无限”这个哲学概念与分形几何学之间联系的探讨,这让我从一个全新的角度去思考数学的本质。它不仅仅是提供知识,更是在传递一种思维方式,一种探索未知的勇气和好奇心。这本书让我明白了,即使是最看似混乱和无序的现象,也可能蕴藏着深刻的数学结构。

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在阅读过程中,我深刻体会到作者在组织和呈现知识上的严谨与用心。这本书结构清晰,逻辑严密,从基础概念的引入,到复杂理论的深入剖析,再到实际应用的广泛拓展,层层递进,引人入胜。作者在解释每一个概念时,都力求做到通俗易懂,同时又不失学术的严谨性。大量高质量的插图和图表,有效地辅助了文字内容的理解,使得即便是对于初学者来说,也能相对轻松地掌握分形理论的核心要义。我特别欣赏作者在处理复杂数学公式时,总是会辅以直观的解释,避免了纯粹的符号堆砌,这对于非数学专业背景的读者来说尤为重要。

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我尤其欣赏书中对分形理论在自然界中应用的深入探讨。作者并没有停留在理论层面,而是将分形的概念巧妙地联系到了我们日常生活中随处可见的现象:从海岸线的蜿蜒曲折,到树枝的 branching pattern,再到云朵的奇特形态,甚至是闪电的路径,都被作者用分形理论一一解析。这让我对周遭的世界产生了前所未有的敬畏感。书中花了大量篇幅分析了分形在植物学、地理学、气象学等领域的实际应用,例如如何用分形算法模拟植物生长,如何分析地貌的复杂度,以及如何理解和预测天气模式。这些内容不仅增加了书籍的知识性,更让人感受到数学与现实世界之间深刻而迷人的联系。

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总而言之,《分形理论及其应用》是一本我非常乐于推荐的书。它以一种系统而全面的方式,向读者展示了分形几何学的魅力及其广泛的应用前景。这本书不仅适合对数学、物理、计算机科学等领域感兴趣的读者,也对那些希望拓宽视野、培养抽象思维能力的人们大有裨益。它让我对“美”有了更深的理解,认识到数学之美,自然之美,以及它们之间相互交织的和谐之美。我期待着能够将书中的知识应用于自己的学习和实践中,去探索更多由分形之美所带来的惊喜。

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我一直对计算机图形学和视觉艺术很感兴趣,这本书在这方面的论述更是让我惊喜连连。作者详细介绍了如何利用分形算法生成逼真的自然景物,如山脉、树木、纹理等。书中提供的代码示例(虽然我还没来得及亲自实践)以及算法的解析,让我对计算机生成艺术的原理有了初步的了解。那些由分形算法生成的令人惊叹的图像,仿佛是数字时代的魔法,展现了数学与艺术的完美结合。我甚至开始思考,未来是否可以运用这些分形技术来创作我自己的数字艺术作品,这本书无疑为我打开了一扇新的大门。

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作为一名物理学爱好者,我对书中关于分形在物理学中应用的章节格外感兴趣。作者对混沌理论和分形几何学的结合进行了精彩的阐述,解释了为什么看似随机的现象背后可能隐藏着确定性的规律。书中对吸引子、相空间以及李雅普诺夫指数等概念的介绍,虽然有些深度,但作者通过形象的比喻和图示,让这些复杂的物理概念变得易于理解。特别是对湍流、液晶、相变等物理现象的分形描述,让我对这些复杂系统的行为有了更深刻的洞察。它让我明白了,即使是看似混乱的系统,也可能存在着一种内在的、可被数学描述的“秩序”。

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这本书真的让我大开眼界,以前总觉得数学只是枯燥的公式和定理,但《分形理论及其应用》却展现了数学的另一面——一种充满艺术感和自然美学的力量。当我第一次翻开它,就被那些看似杂乱无章却又暗藏规律的图形所吸引,仿佛置身于一个奇幻的数学花园。作者对分形几何学的介绍循序渐进,从最基础的康托尔集、科赫雪花,到更复杂的曼德勃罗集和朱利亚集,每一种都解释得详详细细,配合着大量的精美插图,让那些抽象的概念变得生动形象。尤其是对分形维度的讲解,我以前一直以为维度只能是整数,但作者通过通俗易懂的比喻,让我理解了非整数维度是如何描述物体的不规则性的,这简直颠覆了我对几何学的认知。

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这本书不仅是一本理论书籍,更是一本激发思考和创造力的催化剂。它让我重新审视了“模式”这个概念,以及我们在自然界和科学现象中寻找模式的能力。分形理论所揭示的尺度不变性、自相似性等特性,让我对事物的本质有了更深的理解。作者在书中还探讨了分形在金融市场、医学图像分析、甚至音乐创作等领域的潜在应用,这些拓展性的内容,极大地拓宽了我的视野,让我认识到分形理论的普适性和强大生命力。读完这本书,我感觉自己对世界的认知方式都发生了一些微妙的改变。

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我认为这本书最成功的地方在于它能够驾驭如此一个复杂而深刻的数学分支,并将其以一种既学术又可亲的方式呈现给读者。作者对历史渊源的追溯,对关键人物(如曼德勃罗)贡献的介绍,都为理解分形理论的发展脉络提供了重要的背景。书中关于分形在信息压缩、信号处理等工程领域的应用,也让我看到了数学解决实际问题的力量。虽然有些章节对于我来说可能还需要反复阅读和消化,但整体而言,这是一本非常有价值的学习资料,它填补了我知识体系中关于这个领域的空白,让我对数学的广度和深度有了更直观的认识。

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一般般,但是有实际应用的价值是matlAB

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一般般,但是有实际应用的价值是matlAB

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一般般,但是有实际应用的价值是matlAB

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还算全面,中间略工具书向,没有特别突出的见解和观点

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