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分形求面积

分形的魅力在于部分都是整体缩小后的形状.
分形求面积
32 人挑战成功
趣味数学挑战

完成本期挑战需要达到:

高中数学水平

题目

如图,所有这些圆都是同心圆,每个圆的半径都是上一个圆半径的一半,按照由外到内,依次交替涂上橙色,绿色. 那么橙色阴影部分的面积占整个大圆的面积是__________.

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选项

谢尔宾斯基三角形(Sierpinski triangle)是一种分形,由波兰数学家谢尔宾斯基在1915年提出。它是自相似集的例子(自相似是近乎或确实和它的一部分相似).

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分形,是几何学术语,通常被定义为“一个粗糙或零碎的几何形状,可以分成数个部分,且每一部分都(至少近似地)是整体缩小后的形状”.

我们来看这样一个问题.

有一个大三角形,联结三角形各边的中点得到一个小三角形,再联结这个小三角形各边的中点又得到一个更小的三角形,如此无限继续下去.问黄色阴影部分占整个大三角形的面积是多少? fCDMu5r5or5XnkoWtpI3W87_qINLrZqlp

此图可以看成是如下图所示的一系列图形叠加,中间白色区域由下一个同系列的图形填充,如此无限继续下去. f75em60J48hB57NGcEIs9Tz2onU0Cn4KE

将上图分解成若干个全等的三角形,则有12个黄色三角形,3个蓝色三角形,总共有15个小三角形,因此黄色部分所占比例为, 即 .

将这一系列图形叠加起来,黄色阴影部分占整个大三角形的面积仍是.

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今日挑战题,你能看出与本题设计的异曲同工之处吗?尝试用本题的方法来解决问题吧.