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Weierstrass函数的图像(处处连续,处处不可微)

(2010-01-10 15:59:12)
标签:

杂谈

导引:感谢校内刘淋嫄同学的分享链接!

Weierstrass函数的表达式如下:
http://fmn.xnimg.cn/fmn037/20091219/1210/b_large_ghnz_21c4000059772d0b.jpg
此函数处处连续但是处处不可微,原理与卓里奇习题上的Van der Waerden类似,分形的思想,但是老魏这个我不会证,大家看看热闹就好了...

我们知道连续可微函数虽然整体图像可以很复杂,但是不断将图像放大后总能近似于一条直线,如下面这个函数(四幅图为不断放大的函数图像):
http://fmn.xnimg.cn/fmn038/20091219/1220/b_large_81ZC_08a400005db92d12.jpg

然而,我们华丽的Weierstrass函数(此处取a=1/2,b=3)在任意小的局部都和整体具有相同的复杂性,下面四张图大家看仔细喽:
http://fmn.xnimg.cn/fmn038/20091219/1220/b_large_yVAb_687600005e782d0f.jpg
把小方框部分放大:
http://fmn.xnimg.cn/fmn037/20091219/1225/b_large_g9wL_21c60000ea8f2d0b.jpg
再把小方框部分放大,还是这么复杂,锯齿状拐来拐去的:
http://fmn.xnimg.cn/fmn039/20091219/1225/b_large_IY4N_12f10000f23e2d0c.jpg

最后来看一下区间[0.10000001,0.10000002]上的图像,好多0,够小了吧?:
http://fmn.xnimg.cn/fmn038/20091219/1225/b_large_35ia_0bb50000f8722d14.jpg
局部都和整体很相似,就和我们自然界的很多东西差不多,神奇吧?话说Weierstrass这人对级数的研究真是登峰造极啊。

再多说一句,Weierstrass以前的数学家都认为连续函数的不可导点至多可数(好像连高斯都这么认为)。

想对处处连续处处不可微函数有更深入的了解的人可以看看Van der Waerden函数,此函数不可导的证明还是可以看懂的。

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