Mandelbrot索引Julia集

(索引可以有自己的内容。)

给定函数f(x)和起始值x0人们可以构造一个新值x个1=f(x0).通过一些持久性,下一个值x2通过另一次应用f: x个2=f(x1))=f(f(x0)).这是一个迭代一般来说,生成序列x的过程0,x个1, ..., x个k个, ..., 其中xk个k个将函数f应用于x得到的第th次迭代0k次。该序列称为轨道它的起点x0Gaston Julia(1893-1978)和Pierre Fatou(1878-1929)对迭代过程的研究做出了重要贡献。他们的贡献(参考文献[3])虽然被视为一部杰作,但在20世纪70年代末,由于Benoit Mandelbrot发现了分形,数学界基本上忽视了他们的贡献。

对于给定的函数f,轨道的行为在很大程度上取决于起点x的选择0以下是可能行为的大致分类:

  1. 收敛:点{x的序列k个}收敛到极限
  2. 周期性循环:对于某些p>0, x个0=x第页这样序列就会重复
  3. 混乱:以上都没有。点{xk个}以明显混乱的方式从一个地方到另一个地方

具有混沌轨道的点集称为朱莉娅·塞特对于给定的函数f,直到最近,迭代和Julia集的研究一直处于长期的停滞状态。B.Mandelbrot对该理论的发展有以下看法,

由此产生的复兴使得迭代的性质对分形理论至关重要。Fatou-Julia的发现发展成为来源这一理论表明,即使是经典的分析也需要直觉来发展,并且可以借助于计算机。

B.Mandelbrot发现了一种为函数参数族的Julia集编制索引的方法。下面的小程序为一个简单函数说明了这个概念(f)c(c)(z) =z2+c(c)其中z和c是复杂的.对于每个c都存在一个Julia集;并且相关图片出现在该区域的右侧。c的值可以是从左边的图片中选取,大致来说,描绘了曼德尔布罗特f族的集合c(c)(z) ●●●●。要获取Mandelbrot集,请运行迭代z(z)k+1(千分之一)=fc(c)(z)k个)具有z(z)0= 0和c在某些有界区域内变化(在对角矩形下方(-2.2, -1.4)(0.8, 1.4)). 众所周知一次|zk个|变得大于2:|zk个| > 2,迭代最终将逃逸到无穷大。对于每个c,标记迭代kc(c)这一条件首次实现时。与点c a颜色关联数字kc(c)从给定的调色板中选择。这将在左侧生成一张图片。这个曼德尔布罗特set是以x开始迭代的c的集合0=0是有界的。这是一组肠道的心形的-像左边有一个圆的形状。每个两者中有较小的疣,疣多一些,增加了曲线的丑陋(还是美丽?)。

可以看到算法获得Mandelbrot和Julia集实际上是一样的。对于给定的(固定的)c,为了可视化Julia集,运行迭代z(z)k+1(千分之一)=fc(c)(z)k个)从各种z开始0在矩形区域内测距。根据不同的起点将不同的颜色关联起来迭代收敛(或发散)的速度。

关于小程序本身的几句话。绘制Mandelbrot集后,可以通过单击显示左侧的任意位置(任何时间)来选择c值。相应的Julia集合将绘制在显示屏的右侧。


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工具书类

  1. J.Gleick,混乱,维京人,1987年
  2. D.R.Hofstadter,超魔法主题,Basic Books,Inc.,1985年,第16章。
  3. B.Mandelbrot,自然的分形几何W.H.Freeman and Co.,纽约,1977年。

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