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Cesàro-Kurve

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Bei der Cesàro-Kurve handelt es sich um ein strikt selbstähnliches Fraktal, das um 1905 von Ernesto Cesàro beschrieben wurde. Sie stellt eine Verallgemeinerung der bekannten Koch-Kurve dar. Der Initiator ist wie dort ebenfalls die Einheitsstrecke, jedoch wird der Basiswinkel des von der Kurve umschlossenen gleichschenkligen Dreiecks, der bei der Koch-Kurve θ = 60° beträgt, variabel im Bereich von θ = 0° bis θ = 90°. Somit ergibt sich die Cesàro-Kurve als eine Kurvenschar mit dem Parameter θ.

Verschiedene Cesàro-Kurven

Datei:Cesaro.png
Zehn verschiedene Cesàro-Kurven von θ = 0 ° bis θ = 90 ° in Schritten von 10°

In Abhängigkeit vom Parameter θ ergeben sich sehr unterschiedliche Kurven. Für θ = 0° erhält man die Einheitsstrecke, da es zu keiner Längenzunahme kommt. Mit zunehmendem θ wirkt die Kurve rauer und zerklüfteter, da ihre fraktale Dimension von 1 bei θ = 0° bis auf 2 bei 90° steigt, wo die Kurve schließlich ein gleichschenkliges Dreieck mit der Fläche 1/4 ausfüllt. In diesem Fall handelt es sich daher um eine fraktale Füllkurve.

Die fraktale Dimension lässt sich anhand der folgenden Formel bestimmen:

<math>D_{Ces\grave{a}ro}(\theta)=\frac{\log\,4}{\log\,(2(1+\cos\theta))}\,\, </math>

Die Fläche unterhalb der Cesàro-Kurve

Die Fläche „unterhalb“ der Kurve (also zwischen Kurve und Initiator) ergibt sich als Funktion einer Reihe über den Parameter <math>\theta</math>:<ref>Grundlagen der fraktalen Geometrie mit iterierten Funktionensystemen (IFS), A. Jablonski, (Online)</ref>

<math>A_{Ces\grave{a}ro}\,(\theta)=\sin\,\theta\cdot\cos\,\theta\cdot\sum_{n=0}^{\infty}4^{n}\left(\left(\frac{1}{4(1+\cos\theta)^{2}}\right)^{n+1}\right) = \frac{\sin(\theta)}{4(2+\cos(\theta))};\,0^\circ\leq\theta\leq90^\circ</math>

Dabei steigt die Fläche von <math>A = 0</math> bei <math>\theta = 0^\circ</math> bis auf <math>A\approx0{,}125</math> bei <math>\theta = 90^\circ</math> an.

Einzelnachweise

<references />

Literatur