• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.皮亚诺曲线的发现
  • 4.维数的认识
  • 5.集合论观点
  • 6.参考资料

皮亚诺曲线

数学概念

皮亚诺曲线(Peano curve)是曲线序列的极限。只要恰当选择函数,画出一条连续的参数曲线,当参数t在0、1区间取值时,皮亚诺曲线将遍历单位正方形中所有的点,得到一条充满空间的曲线。 皮亚诺曲线是一条连续而不可导的曲线。

基本信息

  • 中文名

    皮亚诺曲线

  • 外文名

    Peano curve

  • 提出者

    朱塞佩•皮亚诺

  • 原像维度

    1维

  • 像的维度

    2维

  • 性质

    曲线的像充满正方形

皮亚诺曲线的发现

皮亚诺(Peano)曲线是一条能够填满正方形的曲线。

皮亚诺曲线

1890年,意大利数学家皮亚诺(GiuseppePeano)发现能填满一个正方形的曲线,叫做皮亚诺曲线。皮亚诺对区间上的点和正方形上的点的对应作了详细的数学描述。实际上,正方形的这些点对于image,可规定两个连续函数imageimage,使得x和y取属于单位正方形的每一个值。1后来,希尔伯特作出了这条曲线。

维数的认识

在传统概念中,曲线的维数是1维, 正方形是2维。按照通常的理解,没有宽度的一维的曲线是不可能填满2维的方格的。

皮亚诺曲线说明我们对维数的认识是有缺陷的,有必要重新考察维数的定义。这就是分形几何考虑的问题。在分形几何中, 维数可以是分数的叫做分数维度。

此外皮亚诺曲线是连续的但处处不可导的曲线。因此如果我们想要研究传统意义上的曲线, 就必须加上可导的条件,以便排除像皮亚诺曲线这样的特例。

集合论观点

imageimage均为不可数集,且基数均为连续统基数。对于image的方块image,存在一个一一映射

同理存在一个一一映射

由于imageimage基数相同,故存在一个一一映射

但该映射不一定是连续的。Peano曲线给出了一个image的连续满射,一般来说,一维的曲线是不可能填满2维的方格的。但是皮亚诺曲线恰恰给出了可行的例子。

参考资料

  • 1
    On the Peano Curve of LebesgueEinstein Institute of Mathematics(引用日期 2018-01-28)