David Hilbert
[ David Hilbert ]

  Hilbert's Hotel

David Hilbert (1862 - 1943) illustrierte in einer kleinen Anekdote über Hilberts Hotel den Begriff abzählbar unendlich.

Hilbert's Hotel verfügt über abzählbar unendlich viele Zimmer und so lässt sich für jeden neuen Gast ein freies Zimmer finden. Alle Zimmer haben eine Zimmernummer, die von 1, 2, 3, 4, ... bis ins Unendliche fortlaufen.

Sind nun scheinbar alle Zimmer besetzt und es meldet sich ein neuer Gast auf Zimmersuche, so zieht einfach jeder Hotelgast ein Zimmer weiter. Zimmer 1 wird dadurch frei und der Gast kann einziehen. Nicht anders funktioniert es bei 100 oder 1000 oder unendlich vielen neuen Gästen.

Beim Einzug unendlich vieler Gäste ziehen die momentan im Hotel wohnenden Gäste einfach in das Zimmer ihrer aktuellen Zimmernummer multipliziert mit 2. Also Gast aus Zimmer 1 zieht in Zimmer 2, Gast aus Zimmer 2 in 4 und Gast aus Zimmer 3 in 6 und so weiter bis ins Unendliche. Auf diese Weise werden alle Zimmer mit ungeraden Nummern frei und die unendliche Anzahl neuer Gäste kann in die Zimmer mit ungerader Zahl einziehen.

 
    Hilbert Raum

Ein Hilbert-Raum ist ein vollständiger Vektorraum mit Skalarprodukt. Das Skalarprodukt induziert eine Norm und eine Metrik. Jeder Hilbertraum hat einen Dualraum und Hilberträume können unendlichdimensional sein.

 

Einfache Hilbert-Kurve
[ Einfache Hilbert-Kurve ]

Verknüpfung von einfachen Hilbert-Kurven durch Vektoren
[ Vektor-
Verknüpfung ]

Verknüpfung von einfachen Hilbert-Kurven auf einer quadratischen
        Grundfläche
[ Hilbert-Kurven-
Fraktal ]

  Die Hilbert-Kurve

Die Hilbert-Kurve wurde erstmals von David Hilbert 1892 beschrieben.

Die Hilbert-Kurve ist ein flächenfüllendes Fraktal, das in einem quadratischen Bild mit einer Seitenlänge einer Quadratzahl jeden Punkt einmal besucht. Eine Hilbert-Kurve kann nur Flächen der Grösse 2x2, 4x4, 8x8 etc. ausfüllen.

Die Generierung der Hilbert-Kurve ist ein rekursiver Algorithmus. Das heisst: jede grosse Kurve wird aus vielen kleinen Kurven zusammengebaut, die wiederum letztendlich aus kleinen Elementar-Kurven bestehen. Die einzelnen Elementar-Kurven werden mit Vektoren aneinandergehängt. Ein solcher Vektor geht immer nur nach oben, nach unten, links oder rechts.

Verknüpfungsmöglichkeiten durch Vektoren
[ Verknüpfungsmöglichkeiten durch Vektoren ]

Hilbert-Kurven-Fraktal
[ Fraktal aus einzelnen Hilbert-Kurven auf einer quadratischen Grundfläche ]