Дерево пифагора построение. Обнаженное обдуваемое ветром дерево Пифагора

Особенности

Одним из свойств дерева Пифагора является то, что если площадь первого квадрата равна единице, то на каждом уровне сумма площадей квадратов тоже будет равна единице.

Если в классическом дереве Пифагора угол равен 45 градусам, то также можно построить и обобщённое дерево Пифагора при использовании других углов. Такое дерево часто называют обдуваемое ветром дерево Пифагора . Если изображать только отрезки, соединяющие каким-либо образом выбранные «центры» треугольников, то получается обнаженное дерево Пифагора .

Примеры

Pythagoras tree 1.gif

Классическое дерево Пифагора

Pythagoras tree 2.gif

Обдуваемое ветром дерево Пифагора

Pythagoras tree 3.gif

Обнаженное дерево Пифагора

Pythagoras tree 4.gif

Обнаженное обдуваемое ветром дерево Пифагора

См. также

Напишите отзыв о статье "Дерево Пифагора"

Отрывок, характеризующий Дерево Пифагора

Дерево Пифагора

Дерево Пифагора - разновидность фрактала, основанная на фигуре, известной как "Пифагоровы штаны".

История.

Пифагор, доказывая свою знаменитую теорему, построил фигуру, где на сторонах прямоугольного треугольника расположены квадраты. В наш век эта фигура Пифагора выросла в целое дерево. Впервые дерево Пифагора построил А.Е. Босман (1891-1961) во время второй мировой войны, используя обычную чертёжную линейку.

Особенности.

Одним из свойств дерева Пифагора является то, что, если площадь первого квадрата равна единице, то на каждом уровне сумма площадей квадратов тоже будет равна единице.

Если в классическом дереве Пифагора угол равен 45 градусам, то также можно построить и обобщённое дерево Пифагора при использовании других углов. Такое дерево часто называют обдуваемое ветром дерево Пифагора. Если изображать только отрезки, соединяющие каким-либо образом выбранные "центры" треугольников, то получается обнаженное дерево Пифагора.

Классическое дерево Пифагора

Обдуваемое ветром дерево Пифагора

Обнаженное дерево Пифагора

Обнаженное обдуваемое ветром дерево Пифагора

Пифагорова тройка

Пифагоровы тройки, это числа, удовлетворяющие теореме Пифагора:

3, 4, 5; 7, 24, 25; 11,60, 61; 15, 8, 17; 33, 56, 65;

35, 12, 37; 63, 16, 65;

Эти числа обладают рядом интересных свойств:

Один из катетов должен быть кратным трём

Один из катетов должен быть кратным четырём

Одно из пифагоровых чисел должно быть кратно пяти

В математике пифагоровой тройкой называется кортеж из трёх натуральных чисел удовлетворяющих соотношению Пифагора:

Примитивные тройки

Поскольку уравнение однородно, при домножении, и на одно и то же натуральное число получится другая пифагорова тройка. Пифагорова тройка называется примитивной, если она не может быть получена таким способом из какой-то другой пифагоровой тройки, то есть, являются взаимно простыми числами.

пифагор теорема штаны дерево

Нетрудно видеть, что в примитивной тройке числа x и y имеют разную чётность, причем чётное делится на 4, а,z - всегда нечётно.

Любая примитивная пифагорова тройка где x - нечётно, а y - чётно, однозначно представляется в виде для некоторых натуральных взаимно простых чисел разной чётности, которые можно вычислить по формулам:

Наоборот, любая такая пара чисел задаёт примитивную пифагорову тройку

Свойства.

Треугольник, длины сторон которого равны пифагоровым числам, является прямоугольным. Кроме того, любой такой треугольник является героновым, то есть, все его стороны и площадь являются целочисленными. Простейший из них - египетский треугольник со сторонами

Всякая пифагорова тройка задаёт точку с рациональными координатами на единичной окружности

Неизвестно, существуют ли две различные пифагоровы тройки, имеющие одинаковое произведение.

Привет, друзья, интересующиеся фракталами и не только. Начиная с этого момента, я запускаю серию постов, в которых буду объяснять принципы построения простейших фракталов. Изучать всегда интересно и я помогу вам в этом: отныне мы будем знать многие и многие фракталы. Аттрактор Лоренца в статье про хаос был тому примером. А сегодня я расскажу вам про дерево Пифагора.

Итак, что это такое? Дерево Пифагора – это простейший фрактал, который можно начертить на бумаге. Но почему этот фрактал называется деревом Пифагора? Дело в том, что здесь есть связь с теоремой Пифагора – одной из основ евклидовой геометрии. Помните ее? Я напомню: а2 + b2 = c2 (сумма квадратов длин катетов равна квадрату длины гипотенузы). Эта теорема известна с древности, доказательств теоремы в настоящее время насчитывают более 400, и только Пифагор впервые доказал ее геометрически. Он построил такую фигуру: взял прямоугольный треугольник и на его сторонах нарисовал квадраты. Такая фигура еще называется «Пифагоровы штаны»:

Если продолжить данную конструкцию рекурсивно, то мы получаем в итоге дерево Пифагора:
1 итерация (в нашем дереве Пифагора угол равен 45 градусам):

Вторая итерация:

Третья итерация:

Десятая итерация:

Важное свойство дерева Пифагора: если площадь первого квадрата равна единице, то на каждом уровне сумма площадей квадратов тоже будет равна единице.
Если угол изменить с 45 градусов, то можно построить и другие типы дерева Пифагора.
Вот, к примеру, так называемое «обдуваемое ветром дерево Пифагора»:

В некоторых генераторах фрактальной графики реализована формула построения фрактала на основе дерева Пифагора. Эта реализация очень напоминает IFS – системы, особенно если заменить квадраты на прямоугольники или вытянутые фигуры.
На сегодня всё, до следующих встреч, в которых будет много других интересных фракталов)

Если самая большая площадь имеет размеры L × L, все дерево Пифагора плотно помещается в коробку размером 6L × 4L. Тонкости дерева напоминают кривую Леви .

Построение

Построение дерева Пифагора начинается с квадрата. По этой площади построены два квадрата, каждый уменьшен линейным коэффициентом ½ √ 2, так что углы квадратов совпадают попарно. Такая же процедура применяется рекурсивно , то к двум - еще меньшие квадраты, до бесконечности. На рисунке ниже показаны первые несколько итераций в процессе строительства.

Площадь

N - итерация в строительстве добавляет 2n квадраты размером (½ √ 2) N, в общей площади 1. Таким образом, может показаться, в этой части дерево растет неограниченно в пределе N → ∞. Тем не менее, некоторые из площадей перекрываются, начиная с порядка 5 итерации , и дерево на самом деле имеет конечную площадь, поскольку она соответствует размерам в 6 × 4. Это нетрудно доказать, что площадь А дерева Пифагора должна быть в диапазоне от 5 <А <18, которая может быть сужена в дальнейшем дополнительными усилиями.

Изменение угла

Интересный набор вариаций может быть построен путем поддержания равнобедренного треугольника, но изменения базового угла (90 градусов для стандартного дерева Пифагора). В частности, когда базовый половинный угол составляет 30 ° = арксинус (0.5), легко видеть, что размер клеток остается постоянным. Первое перекрытие происходит на четвертой итерации. Общая схема является по сути, ромббитригексагональной плиткой, где массив из шестиугольников граничит с конструкцией квадратов.

В пределе , когда половинный угол составляет 90 градусов, то, очевидно, не перекрываются, и общая площадь в два раза превышает площадь основания квадрата. Было бы интересно узнать, есть ли связь между алгоритмическим значением базового половинного угла и итерации, на которой квадраты накладываются друг на друга.

Измененное и модифицированное дерево Пифагора (фрактал) для применения в антенной технике.

Использование оригинального фрактального дерева Пифагора (UPTF ) изобретено голландским математиком, Альберт E.Босманом в 1942 году. Дерево Пифагора является 2D фракталом построенным из квадратов. Как уже описывалось ранее, начиная с пятой итерации некоторые из площадей перекрываются, и дерево - фрактал фактически имеет конечную площадь, поскольку она помещается в размер 6 × 4 - коробки. По этой причине необходимо задержать перекрытие пальцами левой и правой руки UPTF в 4-й итерации, таким образом, мы проектируем MPT - фрактал путем устранения первых итераций большой площади и изменим равнобедренный прямоугольный треугольник равнобедренным треугольником с крутыми углами (α = 10 град), чтобы уменьшить высоту фрактала и спроектировать компактные антенны. Наша цель в проектировании ЛПУ является использование этого фрактала для управления пропускной способностью и сопротивлением резонансов. На основе результатов моделирования изменения дерева Пифагора замечена очень хорошая возможность миниатюризации из-за его свойства самоподобия, без значительного снижения пропускной способности и эффективности антенны.

Фламандский художник Jos de Mey создал много работ с деревом Пифагора в качестве основного мотива. Ниже вы можете увидеть его работы.

http://demonstrations.wolfram.com/PythagorasTree/ - Фрактальная конструкция, основанная на теореме Пифагора. Это асимметричный вариант; симметричный вариант также возможен.

http://demonstrations.wolfram.com/download-cdf-player.html - скачать плеер для просмотра

Источник : http://en.wikipedia.org/wiki/Pythagoras_tree_(fractal)

Перевод: Дмитрий Шахов

Сейчас, читая про свободные абелевы группы, наткнулась на граф Кэли, а через него вышла на дерево Пифагора .
Не смогла пройти мимо.
Быть может, все он нем знают.... Но вдруг кто-то всё же не знает.
Дерево Пифагора - разновидность фрактала, основанная на фигуре, известной как «Пифагоровы штаны».
Сами пифагоровы штаны вот:

А поскольку фракталы всегда получаются итерациями чего-то очень простого, то немудрено, что построив на сторонах квадратов новые треугольники и повторив всё заново, мы должны получить самоподобную структуру...
Сначала приведу сведения из Википедии.
История
Пифагор, доказывая свою знаменитую теорему, построил фигуру, где на сторонах прямоугольного треугольника расположены квадраты. В наш век эта фигура Пифагора выросла в целое дерево. Впервые дерево Пифагора построил А. Е. Босман (1891-1961) во время второй мировой войны, используя обычную чертёжную линейку.

Примеры
Классическое дерево Пифагора:

Обдуваемое ветром дерево Пифагора:

Обнаженное дерево Пифагора:

Обнаженное обдуваемое ветром дерево Пифагора:

Интересные ссылки
1. На этом сайте те же картинки, что и в Википедии с программами на Паскале, рисующими все эти фракталы: fractalworld.xaoc.ru/Pythagoras_tree