Capítulo 2 - Conceptos de dimensión fractal. Estimación teórica y numérica

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La dimensión fractal - Conceptos de dimensión - Dimensión de escala y ejemplos - Dimensión de escala generalizada - Fractales físicos y comportamiento de escala: Korkac, Hurst, Zipf, la costa de Noruega y Richardson - Leyes de escala y dimensión - Medida y dimensión de Hausdorff - Dimensión por recuento de cajas (box-counting) - Otros conceptos y mecanismos para determinar dimensiones fractales: Richardson (walking-divider), dimensión de Bouligand-Minkowski, dimensión de masa, la huella fractal.

 
   
 

Dimensión de Hausdorff

De acuerdo con esto, podemos buscar

 
 
 
 

Estos valores existen para cualquier conjunto, son iguales, y constituyen la dimensión de Hausdorff del conjunto F.

Conviene subrayar que la medida de Hausdorff de F para D=DH(F) puede ser 0, ¥ o cualquier número positivo.

 
     
EJEMPLOS

Por ejemplo, para la curva de Koch triádica K, se demuestra que para

 
 
 
 

la medida de Hausdorff es finita.

Para ilustrar la afirmación anterior, consideremos un recubrimiento particular de la curva. En la etapa de construcción k, para un recubrimiento construido con 4k segmentos de longitud 3-k, tenemos:

 
 
 
  Tenemos así  
 
 
 

Dimensión de Hausdorff de la curva de Koch triádica

Para el conjunto triádico de Cantor C, construido por supresión reiterada del tercio medio, para

 
 
 
  se tiene HD(C)=1.  
     
ALGUNAS PROPIEDADES DE LA DIMENSIÓN DE HAUSDORFF

La dimensión de Hausdorff satisface las siguientes propiedades elementales:

Si FÌRn, entonces DH(F)£n;

Si F es un conjunto finito o numerable, DH(F)=0.

Si F es un subconjunto abierto de Rn, entonces DH(F)=n.

Se cumplen la propiedades de monotonía y estabilidad numerable, relacionadas al principio del presente Capítulo:

Si F1ÌF2, entonces DH(F1)£DH(F2);

Para cuaquier sucesión de conjuntos X1, X2,...

 
 
 
  Para FÌRn, sea f:Rn®Rm una aplicación de Lipschitz de constante c>0 tal que "x,yÎF:
 
 
 
  Entonces,  
 
 
  Si f es una isometría, existe invariancia:  
 
 
 

Esta propiedad se puede comparar con el carácter invariante de la dimensión topológica respecto de los homeomorfismos.

La dimensión de Hausdorff tiene un interés teórico fundamental, particularmente en el contexto de la Geometría Fractal.

Sin embargo, su determinación es difícil incluso para fractales relativamente simples. Además, este concepto de dimensión es poco adecuado para su tratamiento numérico.

 
     
 
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