计算机分形剖析

计算机分形剖析
计算机分形剖析

计算机图形学实验报告

图1 第一次迭代图2 第二次迭代

2、算法分析

2.1 koch雪花

在一单位长度的线段上对其三等分,将中间段直线换成一个去掉底边的等边三角形,再在每条直线上重复以上操作,如此进行下去直到无穷,就得到分形曲线Koch曲线。

1.给定初始直线(x1,y1)、(x2,y2),按Koch曲线的构成原理计算出各关键点坐标如

下:

x4 = x1 *2/3 + x2* 1/3;

y4 = y1 *2/3 + y2* 1/3;

x5 = x1 *1/3 + x2* 2/3;

y5 = y1 *1/3 + y2* 2/3;

x3 = (x4 + x5) /2 + (y4-y5)* sqrt(3.0)/2;

y3 = (y4 + y5) /2 + (x5-x4)* sqrt(3.0)/2;

2. 2.利用递归算法,将计算出来的新点分别对应于(x1,y1)、(x2,y2)),然后利用步

骤1中的计算公式计算出下一级新点(x4, y4),(x5,y5),(x3,y3),并压入堆

栈。

if(depth<= 1){

//初始化画线

}

else{.//递归

koch(x1,y1,x4,y4,depth-1);

koch(x4,y4,x3,y3,depth-1);

koch(x3,y3,x5,y5,depth-1);

koch(x5,y5,x2,y2,depth-1);

}

3.给定一个小量c,当l

(x2,y2),然后结束程序.

k =1 递归二次:k =2

递归三次:k =3 递归N次:k =N (2)按键‘A’或‘a’换第一种渐变色

按键‘S’或‘s’换第二种渐变色;

树的界面,点击屏幕开始递归分析递归一次:k =1 递归二次:k =2

递归N次:k =N

参考文献:

[1] 分形算法与程序设计—java实现孙博文著科学出版社,2004

[2] 混沌的计算实验与分析于万波著科学出版社,2008

[3] Koch雪花曲线的制作及其重要结论《长春师范大学学报》, 2003, 第1期:6-8

[4]基于分形理论的图形设计研究与应用帅昌浩著《西安科技大学》, 2008

基于分形几何的分形图绘制与分析

基于分形几何的分形图绘制与分析 摘要:基于分形几何的分形图绘制方法源于l系统、迭代函数系统ifs、复动力系统等。在运用分形原理及算法编程绘制多种分形图的基础上,重点对ifs参数进行实验分析,ifs吸引集实现了对原图形的几何变换。分形图的演变具有渐变性。 关键词:分形几何迭代函数系统分形图绘制渐变 1 分形几何学 现代数学的一个新的分支——,它是由美籍法国数学家曼德勃罗(b.b.mandelbrot)1973年在法兰西学院讲课时,首次提出了分形几何的设想。分形(fractal)一词,是曼德勃罗创造出来的,其原意具有不规则、支离破碎等意义,分形几何学是一门以非规则几何形态为研究对象的几何学。由于不规则现象在自然界是普遍存在的,因此分形几何又称为描述大自然的几何学。分形几何的诞生无论是在理论上还是在实践上都具有重要价值。 2 分形的定义 目前分形还没有最终的科学定义,曼德勃罗曾经为分形下过两个定义: (1)分形是hausdorff-besicovitch维数严格大于拓扑维数的集合。因为它把许多hausdorff维数是整数的分形集合排除在外,例如,经典分形集合peano曲线分形维数 (2)局部与整体以某种方式自相似的形,称为分形。 然而,经过理论和应用的检验,人们发现这两个定义很难包括分形

如此丰富的内容。实际上,对于什么是分形,到目前为止还不能给出一个确切的定义,正如生物学中对“生命”也没有严格明确的定义一样,人们通常是列出生命体的一系列特征来加以说明。对分形的定义也可同样的处理。 (ⅰ) 分形集合在任意小尺度下,它总有复杂的细节,或者说它具有精细的结构。 (ⅱ) 分形集合是非常不规则的,用传统的几何语言无法来描述它的局部和整体,它既不是满足某些条件的点的轨迹,也不是某些简单方程的解集。 (ⅲ) 分形集具有某种自相似形式,可能是近似的自相似或者统计的自相似。 (ⅳ) 以某种方式定义的分形集合的“分形维数”,严格大于它相应的拓扑维数。 (ⅴ) 在大多数令人感兴趣的情形下,分形集合是以非常简单的递归的方法产生的。 3 分形研究的对象 几何学的研究对象是物体的形状,在自然界中,许多物体的形状是极不规则的,例如:弯弯曲曲的海岸线,起伏不平的山脉,变化无偿的浮云,以及令人眼花缭乱的满天繁星,等等。这些物体的形状有着共同的特点,就是极不规则,极不光滑。但是,所有的经典几何学都是以规则而光滑的形状为其研究对象的,例如:初等平面几何的主要研究对象是直线与圆;平面解析几何的主要研究对象是一

Mn元素多重分形分析

Advances in Applied Mathematics 应用数学进展, 2020, 9(4), 560-564 Published Online April 2020 in Hans. https://www.360docs.net/doc/e012276624.html,/journal/aam https://https://www.360docs.net/doc/e012276624.html,/10.12677/aam.2020.94067 Multifractal Analysis of Mn Element Ruihua Ma School of Mathematics and Physics, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan Hubei Received: Apr. 5th, 2020; accepted: Apr. 17th, 2020; published: Apr. 24th, 2020 Abstract The study of the distribution law of geochemical elements is one of the important ways to reveal the law of element mineralization and spatial change. Taking the desert region of Yashan, Xinjiang as an example, two types of minerals are selected, combined with multiple fractals, and multiple fractal moment estimation methods are used to conduct a full analysis of the elements in the soil in the two desert regions. From the aspects of singularity and asymmetric index, the non-elements of the elements are further explored. Linear migration provides a new method and direction for prospecting in the desert areas in the future. From the results, we can see that the distribution of the ore-forming element Mn in the soils of regions I and II has continuous multifractal characteris-tics. Then, by comparing the singular and asymmetric indices of the two regions, we find that the singular and asymmetric indices for the values of area I are larger than area II. It can be inferred that the migration characteristics of area I are higher than area II. Therefore, the multifractal characteristics of the elements have certain significance for ore prospecting in desert areas. Keywords Nonlinear Migration, Multifractal Spectrum, Asymmetric Index Mn元素多重分形分析 马瑞华 中国地质大学(武汉),湖北武汉 收稿日期:2020年4月5日;录用日期:2020年4月17日;发布日期:2020年4月24日 摘要 地球化学元素分布规律的研究是揭示元素成矿及空间变化规律的重要途径之一。以新疆雅山荒漠地区为例,选取两类矿质,结合多重分形,利用多重分形矩估计法对荒漠两地区的土壤中元素进行全量分析,

贝塔系数变动性的多重分形特征及其量化方法_宋光辉

网络出版时间:2014-05-16 13:29 网络出版地址:https://www.360docs.net/doc/e012276624.html,/kcms/detail/11.2242.O1.20140524.2107.001.html 贝塔系数变动性的多重分形特征及其量化方法? 宋光辉1,吴栩1,许林2 (1.华南理工大学工商管理学院,广东广州,510640) (2.华南理工大学经济与贸易学院,广东广州,510006) 摘要:针对CAPM模型中贝塔系数的时变性观点,本文提出了多重分形去趋势 贝塔分析法(MF-DBCA),运用该方法检验上证综合A股指数、上证综合B股指 数、深圳综指、深圳综合A股指数及深圳综合B股指数的贝塔系数变动性,并 对其多重分形程度进行了量化分析,分析了其在投资实践中应用。研究结果表明: 它们的贝塔系数变动性呈现出多重分形特征,上证综合A股指数的多重分形程 度最小,而上证综合B股指数的多重分形程度最大。本文研究为量化系统风险 及利用贝塔投资实践提供了一种新方法,为改进贝塔系数提供了一种猜想。 关键词:贝塔系数;多重分形去趋势贝塔分析法;多重分形特征;量化分析 中图分类号:F830.59文献标识码:A The Multifractal Characteristic of Beta-Coefficient Time-varying and Quantitative Analysis Method SONG Guanghui1 ; WU Xu1 ; XU Lin2 (1.School of Business Administration,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China; 2.School of Economics and Commerce,South China University of Technology,Guangzhou 510006,China) Abstract: For time-varying view of the CAPM beta coefficient, this paper presents Multifractal detrended beta-coefficient analysis(MF-DBCA), and the instability betas of the Shanghai Composite A-share Index、Shanghai Composite B-share Index、 Shenzhen Composite Index、Shenzhen Composite A-share Index、Shenzhen Composite B-share Index are tested by this method, and also quantitative analysis on the multifractal degree. The results show that: their beta coefficient exist multifractal characteristics.This paper provides a new method for quantitative analysis on system risk and explaining asset earning power, and proposes suspect of a modified beta- coefficient. Key Words: Beta coefficient; Multifractal detrended beta-coefficient analysis; Multifractal characteristic; Quantitative analysis 基金项目:教育部人文社会科学青年基金项目(13YJC790150);教育部高等学校博士学科点专项科研基金 新教师类资助课题(20120172120050);广东省哲学社会科学“十二五”规划项目(GD13YGL05);中央高校基 本科研业务费专项资金(2013ZB0016)。 作者简介:宋光辉(1961-),男,河南信阳人,教授,博士生导师,研究方向:证券投资与分形市场;吴 栩(1986-),男,四川通江人,博士研究生,研究方向:证券投资与分形市场;许林(1984-),男,江西 上饶人,博士,讲师,硕士生导师,研究方向:数量经济学,证券投资与分形市场等。

金融时间序列的多重分形分析

金融时间序列的多重分形分析 MULTIFRACTAL ANALYSIS OF FINANCIAL TIME SERIES 指导教师: 申请学位级别:学士 论文提交日期:2014年6月12日 摘要 有效市场假说(EMH)是现代金融市场的基础理论,该理论认为市场的价格反映了市场的全部信息,市场价格的波动之间相互独立而且不可预测,收益率服从随机游走,收益率分布服从正态分布或对数正态分布.但是,现实中的种种限制

因素决定着这一传统的金融理论有着很大的局限性,实际的资本市场并不是传统理论所描述的线性系统,而是一个非线性的系统,这也意味着分形理论开始应用在金融市场. 分形理论则认为金融市场具有明显的分形结构和尖峰厚尾的分布特征,金融时间序列在一定的标度范围内有着持续性与反持续性的特征,而且不同幅度的波动能够表现出多重分形特征.分形理论比有效市场理论更能有效揭示金融市场的波动本质,同时也能更有效地揭示出金融市场的基本规律. 本文选取上证综指(上海证券综合指数)和深证成指(深圳证券成分指数)2005年1月5日至2014年5月22日的每日收盘价的股指收益数据位样本,分别采取R/S、DFA、MF-DFA方法对我国股市的分形及多重分形特征进行实证研究与分析.主要验证了两时间序列的分形及多重分形特征;分析比较了两时间序列的市场有效性特征,通过计算并比较h ?的大小,得出了上海证券市场比深证证券市场有效;分析比较了两时间序列的市场风险,通过计算并比较多重分形谱的宽度α ?,得出了上海证券市场存在的风险比深证证券市场的要大. 关键词:分形;多重分形;广义Hurst指数;市场有效性;市场风险

PIM粉末颗粒的分形特征及其分形维数

文章编号:1004-132(2003)05-0436-04 P I M 粉末颗粒的分形特征及其分形维数 郑洲顺 副教授 郑洲顺 曲选辉 摘要:分析了粉末注射成形几种常用粉末颗粒形状、投影边界、表面的分形特征。介绍了一种适用于粉末颗粒的分维测量方法。根据扫描电镜图 片,用“数盒子”法测算了羰基铁和羰基镍粉投影边界图形的分形维数,它们分别在1.068~1.080、1.225~1.235之间,说明羰基镍粉末颗粒的形状特征有可能用Koch 曲线分形性质来进行描述和分析。分形理论的引入可为研究粉末注射成形提供更准确的定量描述原料特征的方法,为粉末注射成形过程的控制提供了更精确的工艺参数。 关键词:粉末注射成形;粉末颗粒;分形;分维测量方法中图分类号:T F 12 文献标识码:A 收稿日期:2002—06—20 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G 2000067203);国家杰出青年科学基金资助项目(50025412);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(99053310) 粉末注射成形(pow der in jecti on m o lding ,P I M )是传统粉末冶金技术与现代塑料注射成形技术相结合而产生的一门零部件近净形成形新技术。由于其在制作几何形状复杂、组织结构均匀、高性能的近净形产品方面具有独特的技术和经济优势而倍受瞩目,被誉为“当今最热门的零部件成 形技术”[1] 。粉末特性和粉末颗粒形状对P I M 工艺有很大的影响。当颗粒形状不规则时,成形坯在脱脂后能较好地保持其形状,但配位数和成形坯密度都因颗粒不规则而降低[2]。实际粉末粒度和形状都有一定的分布,还经常存在着模型堆积中有没有团聚或粘结效应的问题,因此精确描述粉末特性是相当困难的。目前对粉末特性的描述大都是定性分析,定量分析采用的是经典Euclid 几何学概念和测度。然而,粉末颗粒边界、颗粒的表面、颗粒形状等特性并不是经典Euclid 几何学的光滑线、面、体,其边界复杂、表面粗糙,具有相当精细的结构。 1 粉末颗粒形状的分形特性 P I M 粉末的粒径一般在20L m 以下,相对散 装密度为理论密度的0.3~0.8,一般在0.6左 右。粒度分布宽有助于堆积,因为不同粒度的颗粒混合使得颗粒更好地填充。注射成形所需的最佳固体粉末含量与粉末特性、粒度分布、颗粒形状、 颗粒间摩擦和团聚有关[2]。扫描电镜是观察粉末颗粒分散特征的最好工具之一。图1所示是用不同方法制成的4种不同金属粉末的扫描电子显微镜照片。可以看出粉末颗粒的边界复杂、 表面粗 (a )羰基镍粉 (b ) 氧化物还原钼粉 (c )气体雾化钢粉 (d )等离子法制得的钨合金粉 图1 用于粉末注射成形工艺中的几种典型粉末的扫描电镜照片 糙,具有相当精细的结构,各种粉末的颗粒形状具 有明显的自相似性。用传统欧氏测度来描述粉末颗粒的特性,实际上忽略了许多重要的细节,从而也就抹掉了许多重要的信息。M andelb ro t [3]从20世纪60年代起就注意到像海岸线这样复杂的曲线,提出分形几何学来描述和研究这些形态极不规则或极为破碎的几何对象。近20多年来,分形理论及其应用的发展十分迅速,覆盖的学科十分 ? 634?中国机械工程第14卷第5期2003年3月上半月

分形结构在人类本身以及人类社会中的体现

分型结构在人类以及人类社会中的体现 理解这个理论最简单的就是“树形结构”,假如我们放大一根、树枝,我们会看到这个树枝和整个树是十分相似的,假如我们放大树枝上的树枝,我们还会得到同样的结果,整个过程可以在完美假设下无限进行下去,这就是佛家所谓的------------“一叶一世界”(当然在叶子里的纤维结构也是同样的树形理论) 分型具有无限小尺度下的自相似结构 在震惊于“自我模拟”的强大之后,我立即联想到了生物进化中关于人类(也可以是其他动物)的智商或者说文化的进化过程,这不仅仅是个脑容量的进化过程,智商不可能因为脑袋变大而开始变大,人的智商进化也应该是一个分形的过程,起初人类的智力范围有限(初始变量X1 X2),只懂得一个简单的方程(F (X)=REACT(X1,X2)),如此简单的结构在初始阶段只允许人类学会简单的智商行为,譬如因捕猎成功而喜悦或者因为受伤而哭泣。但是在方程的自我模拟下,变量随着历史不断增加,方程逐渐开始了大量的数据运算,人类智商逐渐渗透到了每一个“细枝末节”,并且将继续按照方程进行下去。 最有趣的并不是人类智商的进步过程,而是结果,在这个世界里,我们惊喜地看到了纷繁的文明和种族,(智商在这里是个抽象概念,在数学表现上应该是一组合排列),他们拥有很多完全不同的智商排列,究其原因就得益与方程F(Z)中C的变化,C就好比山川大地或气候,理论上没有变化,但是在偶然的几次实际微弱变化将会大大地改变方程计算的结果。 在震惊于“自我模拟”的强大之后,我立即联想到了生物进化中关于人类(也可以是其他动物)的智商或者说文化的进化过程,这不仅仅是个脑容量的进化过程,智商不可能因为脑袋变大而开始变大,人的智商进化也应该是一个分形的过程,起初人类的智力范围有限(初始变量X1 X2),只懂得一个简单的方程(F(X)=REACT(X1,X2)),如此简单的结构在初始阶段只允许人类学会简单的智商行为,譬如因捕猎成功而喜悦或者因为受伤而哭泣。但是在方程的自我模拟下,变量随着历史不断增加,方程逐渐开始了大量的数据运算,人类智商逐渐渗透到了每一个“细枝末节”,并且将继续按照方程进行下去。 可看作人脑的分形模型。在十九世纪,医学科学家就已经认识到,脑进化的螺旋形式和在自然界中发现的螺旋十分相似。被誉为“美国神经病学泰斗”的CharlesKrasner Mills (1845-1931)对大脑和神经的功能进行了大量研究。如果查尔斯还活着,他或许会感到欣慰,因为如今的医学界,正用自然界广泛存在的、他所模糊意识到的分形模型,来研究和描述大脑及神经系统【1】。俗话说,大脑的皱纹越多人越聪明,这句话也许还缺乏医学实验研究的明确证据,但可以从分形几何的角度给出一点诠释。科学家们对人脑表面进行研究,发现从人脑表面皱纹的分形结构模型出发,估算出的分形维数大约是2.73—2.78之间。从欧几里德几何的观点来看,任何平面或曲面的维数都是2。但是我们从分形几何的角度来说,大脑表面皱褶越多,分形维数就越高,就越是逼近于我们所处的3维空间的维数。医学界认为,这是进化过程中某种优化机制起作用的结果。因为分形维数越高,表明在同样有限的空间内,大脑能占有更大的表面积,就有可能具备更为复杂的思考能力。因此,大脑的分形模型,使得可能用最优化的观点,来解释大脑的功能,诸如信息传输、存储容量、和对外界刺激的敏感性等等。对肺部器官的研究也有类似的结果。上世纪70年代,当曼德勃罗研究分形混沌之初,他就提出人体的‘肺’具有分形结构。后来,美国医学科学家

分形理论

分形理论及其在水处理工程中的应用 凝聚和絮凝是混凝过程的两个重要阶段, 絮凝过程的完善程度直接影响后续处理(沉淀和过滤)的处理效果。但絮凝体结构具有复杂、易碎和不规则的特性,以往对絮凝的研究中由于缺乏适用的研究方法,通常只考虑混凝剂的投入和出水的混凝效果, 而把混凝体系当作一个―黑箱‖, 不做深入研究。即使考虑微观过程, 也只是将所有的胶粒抽象为球形, 用已有的胶体化学理论及化学动力学理论去加以解释[1],得出的结论与实验中实际观察到的胶体和絮凝体的特性有较大的差别。尽管有的研究者在理论推导和形成最终的数学表达式时引入了颗粒系数加以修正, 但理论与实验结果仍难以一致。而分形理论的提出,填补了絮凝体研究方法的空白。作为一种新兴的絮凝研究手段, ,分形理论启发了研究人员对絮凝体结构、混凝机理和动力学模型作进一步的认识。 1 分形理论的概述 1.1 分形理论的产生 1975年[2],美籍法国数学家曼德布罗特(B. B. Mandelbrot)提出了一种可以用于描绘和计算粗糙、破碎或不规则客体性质的新方法,并创造了分形(fractal) 一词来描述。 分形是指一类无规则、混乱而复杂, 但其局部与整体有相似性的体系, 自相似性和标度不变性是其重要特征。体系的形成过程具有随机性,体系的维数可以不是整数而是分数[3]。它的外表特征一般是极易破碎、无规则和复杂的,而其内部特征则是具有自相似性和自仿射性。自相似性是分形理论的核心,指局部的形态和整体的形态相似,即把考察对象的部分沿各个方向以相同比例放大后,其形态与整体相同或相似。自仿射性是指分形的局部与整体虽然不同, 但经过拉伸、压缩等操作后, 两者不仅相似, 而且可以重叠。 分形理论给部分与整体、无序与有序、有限与无限、简单与复杂、确定性与随机性等概念注入了新的内容,使人们能够以新的观念和手段探索这些复杂现象背后的本质联系。 1.2 絮凝体的分形特性 絮凝体的成长是一个随机过程, 具有非线性的特征。若不考虑絮凝体的破碎, 常规的絮凝过程是由初始颗粒通过线形随机运动叠加形成小的集团, 小集团又碰撞聚集成较大集团, 再 进一步聚集,一步一步成长为大的絮凝体。这一过程决定了絮凝体在一定范围内具有自相似性和标度不变性, 这正是分形的两个重要特征[4], 即絮凝体的形成具有分形的特点。 2 絮凝体的模拟模型 2.1 絮凝体的分形结构模型 为了更好地了解絮凝体的形成过程并尽可能地加以预测, 经过大量的研究提出了众多的絮

分形分析的几个重要原理

分形分析的几个重要原理 金融市场的分形分析方法依据分形的基本原理和市场 的分形特性,其方法最大的优点是可以准确完整地界定市场的主流趋势性质,也就是市场变化的稳定方向;并且可以较准确地界定市场的趋势边界以找到最好的进场位置,从而融入并顺应趋势交易。它的可信度以及客观全面的分析方法源自几个重要的原理。 其一是市场的极端最大化原理。这主要指的是市场的自激励、自扩张、自强化作用。这是众多的交易者可以直接从市场中经验到的作用。作为开放系统的金融交易市场,只要有机会,只要出现明确的趋势,就会吸引交易者并活跃成交。一个盈利者会带动3—5个交易者入市,而3—5个交易者同样会成倍数地吸引更多的交易者,使趋势不断被强化。最后,所有对趋势有推动作用的题材和资金全部被发掘完毕,市场走到自己的反面,也就是极端最大化的地方。在这个地方,市场对立的交易双方会进行性质截然相反的交换(交易就是交换),而迅速改变市场性质。这就是物极必反。但是相反的交换一旦开始,就会立即扭转为相反的趋势。相反的交换又会产生新的自激励作用,新的趋势又开始运行了。市场就是以这种形式寻求价值发现的。分形是有主体和层次的。在极端最大化的地方,分形的主体和层次会发生极其强烈的分

形矛盾,市场会用分形来预示市场到了极端最大化的地方。分形结构、分形边界、分形空间等都可以明确预示市场的极端。但在趋势未到极端最大化之前,任何对趋势的主观臆断都是违背市场真相的。市场是不受控制的,没有谁可以改变市场的极端最大化的作用机制。有了这样的原理机制,就可以运用分形对市场的趋势做完整的界定,找到市场的主流趋势分形,而避免发生根本的市场错误。 其二,偏差与反偏差的必然交替原理。趋势绝不是一条直线,市场更不是通常的线性事物。对于主流趋势而言,市场由偏差和反偏差组成。与趋势同方向的偏差会不断出现,也就是趋势在运行中短时间向前走得太远的偏差,或者叫正偏差。反偏差就是向趋势相反方向出现的偏差。反偏差相对于趋势而言是一种错误。市场总会诱惑许多交易者向反偏差方向交易而犯这样的错误。对于交易者而言,交易的根本目标就是市场的错误,也是其他交易者的错误。在对手交易错了的地方,自己才会有机会。而反偏差就是市场的错误。市场由一连串的反偏差所组成。反偏差总会发生的,其根源在与人性和人性所组成的市场本性。它的出现是必然的。所以一个趋势总是给交易者许多机会,并附带许多陷阱。有了这样的原理,交易者就有许多机会可以加入趋势的行列,并且有许多机会可以纠正自己的错误。所以人人有机会,时时有机会。

第6讲分形几何学

实用标准文案 第6讲分形几何学 主要内容: 一、概述 二、分维的测定方法(重点内容) 三、分维应用实例(重点内容) 四、问题讨论 一、概述 分形几何的概念是美籍法国数学家曼德尔布罗特(B.B.Mandelbrot)1975年首先提出的,被誉为大自然的几何学,它是现代数学的一个新分支,但其本质却是一种新的世界观和方法论。分形理论与动力系统的混沌理论交叉结合,相辅相成。分形理论是用来研究自然界中没有特征长度但又具有自相似性的图形和现象。自然界的许多事物和现象均表现出极为复杂的形态,并非是一种严格的数学分形,而是具有统计意义上的自相似性。分形几何学是应用数学的一个重要组成部分,在数学、物理、化学、生物、医学、地质、材料、工程技术等学科中得到广泛的应用。近年来,对分形几何的研究发展很快,在—些前沿课题上取得了较大的进展。 1、基本概念 (1)整数维与分数维 “维”(dimension)是几何学及空间理论的基本概念,是能有效度量几何物体的标准体所需要的独立坐标的数目,是表示几何体形状与分布特征的重要参数。 在拓朴学和欧几里得几何学中,维数只能是整数。如直线是一维的,平面是二维的,普通空间是三维的。如果在三维空间中引入直角坐标,就可用三个实数(x,y,Z)代表空间的一点:n维空间的一点一般可用n个实数(x1,x2,…,xn)来表示。在相对论中,所讨论的时空是四维空间,时空的点,可用坐标(x,y,z,t)来表示,其中t表示时间。可见时空空间的维数也是整数。 然而,欧氏空间只是对现实空间的一个最简单的近似描述。正如B.B.Mandelbrot在其1982年出版的《自然分形几何学》一书中所说:“山峰并不是圆锥形,海岸线不是圆弧形,闪电的传播也不是直线的”。为了更确切地描述自然界的无规则现象,法国数学家Benoit B.Mandelbrot于1977年首次提出了不是整数的维数——分数维(fractal dimension)的新概念。 例如,英国海岸线的维数D为1.25,宇宙中物质分布的D为1.2。研究表明,凡是可用分

分形技术

分形技术 一、基本概念及原则 经典的欧氏几何学只研究直线、矩形、圆、三角形、圆锥面、锥体、椭球体等规则的形状,而对于自然界中稍为复杂一些的图形就没有能力描述它。70 年代后期发展起来的分形几何学(FractalGeometry)相对于欧氏几何学来说,是一次革 命性的突破。分形几何可用来描述极复杂的几何图形。“分形”一词是由它的创始人B.B.Mandelbrot在1980年从拉丁文中Fractus (意为断裂)一词演变来的,主要用来描述一些非常不规则的对象。一个分形集应具备以下几个典型性质: (l) 通常它本身的结构在大小尺度上有着某种“自相似”形式(有的严格地相似,也 有的只是近似的、或者统计的相似性); (2)当图形比例不断缩小时,它可以有任意小的细节; (3) 它的“分形维数”大于它的“拓扑维数”; (4) 在大多数令人感兴趣的情形下,它可以用非常简单的方法定义,并可以用迭代计算产生其图形; (5) 分形的结果是倾向于“解释性”的,而非“预言性”的。 很显然,如果不符合以上这些性质,就不能当作分形来研究。 自相似原则和迭代生成原则是分形理论的重要原则。它表征分形在通常的几何变换下具有不变性,即标度无关性。由自相似性是从不同尺度的对称出发,也就意味着递归。分形形体中的自相似性可以是完全相同,也可以是统计意义上的相似。标准的自相似分形是数学上的抽象,迭代生成无限精细的结构,如科契雪花曲线、谢尔宾斯基地毯曲线等。这种有规分形只是少数,绝大部分分形是统计意义上的无规分形。 二、分类 (1) 自然分形 凡是在自然界中客观存在的或经过抽象而得到的具有自相似性的几何形体(对象) ,都称为自然分形. 它涉及的范围极为广泛,包括的内容及其丰富. 从自然科学基础理论到技术科学、应用技术的研究对象,都存在着自然分形. 例如,

分形理论及其在金融市场分析中的应用开题

南京审计学院毕业论文(设计)开题报告(文献综述)

拟合非平稳数据与非光滑曲线,这是一种最为接近现实世界的插值方法。 Massopust等人利用迭代函数理论出发建立起来的分形插值方法,系统详细的论证了分形插值函数的合理性与唯一性。并对分形插值函数的微积分、稳定性以及参数界定问题也进行了系统的研究,最后在多元分形插值函数的应用上取得了不少的成果。最后将分形插值应用到了实际中。他们还指出,如果要系统的分析金融市场仅仅是依靠单分形分析法是不够的,单分形分析法描叙的为股市的长期统计行为,主要是对股市波动的宏观性概括,但是对于复杂精细结构的内部研究,则需要用到多分形分析法来研究。 2.国内研究现状述评 我国在这一领域的研究起步较晚,但是最近几年取得了显著的成就。我国学者王宏勇、谢和平等都是在不同的条件下讨论二元分形插值法的曲面构造问题,利用递归代数构造了一种较为灵活的分形插值曲面。最近几年,出现的所谓的分形逼近理论,就是应用崭新的方法借助于计算机对于自然界中许多现象进行令人满意的模拟,其中也有很多对于分形图像压缩理论的研究。 分形市场理论的提出为将分形理论应用到金融市场提供了理论上的依据.将小波变换与分形插值方法结合起来,提出了外汇序列分形插值模型,并构建了预测外汇市场趋势的插值迭代算法.文献运用较权威的RMSPE(均方根百分比误差)和MAPE(平绝对百分比误差),系统地比

较了零阶加权局域法,一阶加权局域法和更能体现分形市场理论的分形预测方法,并且将混沌中的重构像空间的理论引入到分形预测中去,进一步提高了预测的精度.利用多重分形谱可以深入地分析金融时间序列的微观结构及其特征,该方面的研究结果也层出不穷.文通过具体数据研究表明了股价持续大幅波动前后股票价格的高频时间序列的多重分形谱具有前兆性的共同特征,给出了可以对个股持续大幅波动的开始及结束做出一定预测的研究方法.庄新田、苑莹对股指时间序列进行了多重分形分析,讨论了多分形Hurst 指数,用多重分形谱来建立神经网络模型对股价指数进行预测,并用一元二次函数对多分形谱进行拟合.文献中对不同股票市场的多分形特性进行了分析,证实了股市多分形特性的存在性,讨论了多分形谱函数、尺度函数等参量对股票市场的影响. 3.研究方法和预期目标 本文的研究方法与目标分为以下几个部分: 一、分析了有效市场理论的局限性、针对有效市场理论的不足和缺陷将非线性系统理论中的随机分形理论和分数维时间序列理论引入金融市场有效性及其基本波动特性的研究之中。对于分形市场理论进行了全面,深入的阐述。分析了分形市场的形成机理,波动特性及其经济涵义,阐明了分形市场理论与有效市场理论的关系。指出了分形市场理论提出的意义,利用国内外三组不同类型的金融数据进行了实证研究证实了分形市场的普遍意义。 二、将小波神经网络引入非线性协整建模研究之中、利用小波神经

《分形市场分析》读后感

金融理论前沿与动态课程期末作业 题目:《分形市场分析-将混沌理论应用到投资与经济理论上》读书心得 正文: 在一开头,我先说一下为什么选这一本书来读。上了金融理论前沿与动态的课程后,我对这金融前沿越发感兴趣。课堂上杨*上过的一节课我印象较深刻。主要是说他自己建了一个模型,然后用高频数据做分析和预测,然后他向我们展示了他的预测是如何的准确,但是最主要的不足就是他的模型对跳跃的分析不足。为此,我就查阅相关资料,看一下那个跳跃到底是什么回事。随着查阅资料的深度增加,我发现了不同于有效市场假说的分形市场假说,而这分形市场假说能够对奇点或者说是跳跃点有比较好的解释和预测。而关于分形市场假说的比较权威的著作是Edgar.E.Peters的《资本市场的混沌与秩序》和《分形市场分析-将混沌理论应用到投资与经济理论上》,由于后者涉及更多案例,所以我就阅读后者。 20世纪后期迅速发展起来的数理金融学,推动现代金融实践的发展。20世纪70年代开始,各种金融衍生工具不断产生和发展。而这个时候正好是Eugene .F. Fama发展和完善有效市场假说。这个时候混沌理论开始向多个领域蓬勃发展。到了20世纪90年代,有效市场假说成为了当时的主流,众多投资机构都是依据有效市场记说理论进行相关的投资。而这个时候本书开始问世,分形市场假说开始出现。我觉得在当时这样一个有效市场假说流行的时代,该书作者却不断思考,不断反思,提出一个不同于有效市场假说的理论,真是相当的不容易。 该书分5篇内容,内容由浅入深。第一篇向我们介绍分形时间序列,并对比分析有效市场假说和分形市场假说,第二篇说述分形的R/S分析,提出如何检验R/S还说述周期的的含义。第三篇是对分形分析的应用,采用了道·琼斯工业股票1888-1990年的收益数据还有S&P 500 1989-1992年的标记数据等等,为我们再现了赫斯特过程,并对抽样问题进行了分析。第四篇和第五篇都是对噪声的分析,其中第四篇是说分形噪声而第五篇说混沌噪声。 第四篇和第五篇涉及都较多的目前我还没掌握的数理知识,所以我只是略看了。读完这本书后我对市场是如何运作的有了更加深入的了解。在学习Zvi.bodie的《投资学》后,我了解到有效市场假设(1)市场上的都是理性的经济人(2)股价反应了群体的一个供求平衡(3)股价充分反映了所有可以拥有的信息。当时我就觉得如果真要达到这个均衡状态,那么大家就没有获利,没有获利的话就缺乏动力,这个时候市场岂不是要崩溃了。理论总是看上去相当简单和完美,但是实际上我们的市场并不是强有效的。分形市场假说我觉得才能更好地描述我们的实际。分型市场假说没有理性人的假设,而是强调了流动性的影响和基于投资者行为智商的投资起点。分形市场提出要使市场是稳定的则要覆盖大量投资起点的投资者共存,从而确保交易者存在充分流动性。流动性这一点在有效市场假说中并没有说,但是流动性是相当重要的。流动性能确保投资者所得到的价格是一个接近市场认为公平的价格,确保具有不同投资起点的投资者能够有效地彼此交易,确保当供需不平衡的时候,不会有恐慌或混乱的局面。可以说,有效市场假说的成立是需要建立系市场稳定,即市场是具有足够流动性的前提下,这样价格才能反映供求等信息。假如市场缺乏了流动性,分形市场假说中提出市场将变得相当的不稳定,而这种不稳定通常表现为崩溃事件。书中提到Kennedy遇刺之后美国股市崩盘一例子。我觉得我们股市中常见的“黑天鹅”事件都可以用该理论来解释。例如1月份的长江证券董事长杨泽柱跳楼自杀然后该公司股票股价暴跌。这自杀消息对该公司的长期战略前景有不确定的影响,这样长期投资者或者没参与交易,或因恐惧而成为短期投资者,这样长期投资者缩短了他们的投资起点,使该公司股票的流动性变差,从而股价暴跌。 了解了市场的运作机制后更重要的是如何分析它。分形市场假说中的分形,是用以描述那种不规则的,破碎的,琐屑的几何特征,而不规则,琐屑等正是资本市场的特征。该书主要用到R/S分析来进行分形分析。有效市场假说的分析大多基于Bachelier提出的随机运动,

各种有趣的分形

各种有趣的分形 我们看到正方形,圆,球等物体时,不仅头脑里会迅速反映出它是什么,同时,只要我们有足够的数学知识,我们头脑中也反映出它的数学概念,如正方形是每边长度相等的四边形,圆是平面上与某一点距离相等的点的集合,等等。 但是,当我们看到一个山的形状时,我们会想到什么?"这是山",没错,山是如此的不同于其他景象,以至于你如果绘画水平不高,根本画不出象山的东西。可是,山到底是什么?它既不是三角形,也不是球,我们甚至不能说明山具有怎样的几何轮廓,但为什么我们却有如此直观而又强烈的山的印象?分形的创始人是曼德布洛特思考了这个问题。让 图中的风景图片又是说明分形的另一 很好的例子。这张美丽的图片是利用分 形技术生成的。在生成自然真实的景物 中,分形具有独特的优势,因为分形可 以很好地构建自然景物的模型。 这是一棵厥类植物,仔细观察,你会发 现,它的每个枝杈都在外形上和整体相 同,仅仅在尺寸上小了一些。而枝杈的 枝杈也和整体相同,只是变得更加小 了。 Sierpinski三角形具有严格的自相似特 性

Kohn雪花具有严格的自相似特性 分维及分形的定义 分维概念的提出 对于欧几里得几何所描述的整形来说,可以由长度、面积、体积来测度。但用这种办法对分形的层层细节做出测定是不可能的。曼德尔布罗特放弃了这些测定而转向了维数概念。分形的主要几何特征是关于它的结构的不规则性和复杂性,主要特征量应该是关于它的不规则性和复杂性程度的度量,这可用“维数”来表征。维数是几何形体的一种重要性质,有其丰富的内涵。整形几何学描述的都是有整数维的对象:点是零维的,线是一维的,面是二维的,体是三维的。这种几何对象即使做拉伸、压缩、折叠、扭曲等变换,它们的维数也是不变的;这种维数称

分形和多重分形

第三章 分形和多重分形 分形和多重分形的概念正在越来越多地被应用到科学的各个领域中,它们在本质上描述了对象的复杂性和自相似性。分形和多重分形是不依赖于尺度的自相似的一个自然结果。单一的分形维数不能完全刻画信号的特征,已有例子表明许多视觉差别很大的图象却具有十分相似的分维。实际上通过计算分形维数无法区分单一分形集和多重分形集。为了获得对一个分形更详细的描述,需增加能刻画不同分形子集的参数,因此要引入多重分形理论。 在直观上可将多重分形形象地看作是由大量维数不同的单一分形交错叠加而成的。从几何测度性质的角度,可将多重分形描述为一类具有如下性质的测度μ(或质量分布):对于足够小的正数r ,成立幂律特性αr x B u r ∝))((,并且不同的集对应于不同的a (其中)(x B r 表示某度量空间内以x 为中心,半径 为r 的球),在此意义上,多重分形又称为多重分形测度,它揭示了一类形态的复杂性和某种奇异性。表征多重分形的主要方法是使用多重分形谱)(a f 或广义维数q D 。多重分形谱)(a f 在对多重分形进行精确的数学刻画的同时,通过)(a f 相对a 的曲线为多重分形提供了自然而形象的直观描述,其中a 确定了奇异性的强度,而)(a f 则描述了分布的稠密程度。 §3.1 分形的基本理论 3.1.1 分形理论的基本概念 ㈠ 分形

分形几何学是由Mandelbrot[4]首先提出并发展为系统理论,Mandelbrot 在研究英国海岸线的复杂边界时发现,在不同比例的地图上会测出不同的海岸线长度,这正是欧几里德几何无法解释的。在研究中,他将测量长度与放大比例(尺度)分别取对数,所对应的二维坐标点存在一种线性关系,此线性关系可用一个定量参数-称分形维数来描述。由此, Mandelbrot 进一步发展了分形几何理论,可以产生许多分形集图形和曲线,如Mandelbrot 集、Cantor 集、Koch 曲线、Sierpinski 地毯等,还可描述复杂对象的几何特性。与欧氏几何比较,分形几何主要有以下特点:1) 描述对象虽然很复杂、不规则,但不同尺度上有规则性或相似性。 2) 欧氏几何具有标度,理想的分形具有无限的几何标度,而无特征长度。 3) 欧氏几何描述特征是整数维,而具有分形的复杂曲线,其分维是大于1的非整数,具有分形的表面分维是大于2的非整数。 ㈡ 分数布朗运动 定义3.1 设H 满足10<

小波多重分形

万方数据

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小波多重分形在脑电信号分析中的应用 作者:赵大庆, 王俊, ZHAO Da-Qing, WANG Jun 作者单位:赵大庆,ZHAO Da-Qing(南京邮电大学,图像处理与图像通信江苏省重点实验室,通信与信息工程学院,南京,210003), 王俊,WANG Jun(南京邮电大学,图像处理与图像通信江苏省重点实 验室,地理与生物信息学院,南京,210003) 刊名: 中国生物医学工程学报 英文刊名:CHINESE JOURNAL OF BIOMEDICAL ENGINEERING 年,卷(期):2010,29(5) 参考文献(12条) 1.Acharya UR;Faust O;Kannathal N Non-linear analysis of EEG signals at various sleep stages[外文期刊] 2005(01) 2.江潮晖;冯焕清;刘大路睡眠脑电的关联维数和近似熵分析[期刊论文]-生物医学工程学杂志 2005(04) 3.徐宝国;宋爱国基于小波包变换和聚类分析的脑电信号识别方法[期刊论文]-仪器仪表学报 2009(01) 4.吴捷;张宁;杨卓小波相干分析及其在听觉与震动刺激事件相关诱发脑电处理中的应用[期刊论文]-生物物理学报 2007(06) 5.Popivanov D;Jivkova S;Stomonyakov V Effect of independent component analysis on multifractality of EEG during visual-motor task[外文期刊] 2005(11) 6.Wang Wei;Ning Bao;Wang Jun Interleaving distribution of multifractal strength of 16-channel EEG signals[期刊论文]-Chinese Science Bulletin 48 2003(16) 7.Muzy JF;Bacry E;Arneodo A Multifraetal formalism for fractal signals:The structure-function approach versus the wavelettransform modulus-maxima method 1993(02) 8.Kestener P;Arueodo A Generalizing the wavelet-based multifractal formalism to random vector fields:application to three-dimensional turbulence velocity and vorticity data[外文期刊] 2004(04) 9.苟学强;张义军;董万胜基于小波的地闪首次回击辐射场的多重分形分析[期刊论文]-地球物理学报 2007(01) 10.芩为;杨世峰;薛蓉基于小波变换模极大法的聚乙烯催化剂表面分形分析[期刊论文]-中国科学B辑 2007(04) 11.Chhabra AB;Meneveau C;Jensen RV Direct of the f(a) singularity spectrum and its application to fully developed turbulence 1989(09) 12.National Institutes of Health PhysioNet 2010 本文链接:https://www.360docs.net/doc/e012276624.html,/Periodical_zgswyxgcxb201005024.aspx

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