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根的美

约翰·贝兹
J.丹尼尔·克里斯滕森
萨姆·德比郡
图1。

系数为.亮度显示每个像素的根数。

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数学的魅力之一是,简单的规则可以产生复杂而迷人的模式,这些模式提出的问题的答案需要深思熟虑。例如,如果我们绘制所有次多项式的根其系数均为我们得到了一张令人震惊的图片,如图1所示。

更一般地,定义一个利特伍德多项式成为多项式每个系数等于.是一些Littlewood多项式的根的复数集非零项(因此为度).图1的4重对称性来自这样一个事实:如果他们也是.这套在地图下也是不变的因为如果是某个利特伍德多项式的根是多项式的根,系数按相反顺序列出。

事实证明,研究场景更容易

如果划分然后所以对于一个高度可除的数可以近似于这就是我们抽签的原因.

的一些一般性质理解。很容易证明包含在环空中.另一方面,蒂埃里·布什(Thierry Bousch)表示2关闭包含环空.这意味着在集合中可以看到统一根附近的洞最终必须在我们接管工会的过程中填补空缺.更令人惊讶的是,Bousch在1993年表明已连接且本地路径已连接.值得比较奥德利兹科和普宁的工作7,他之前对系数都为.

图2。

区域靠近点.

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最大的挑战是理解场景中不同区域出现的多样、复杂和美丽的图案.有一些网站可以让你在线浏览和放大这个集合458不同地区提出不同的问题。

例如,是什么在创建图2中和其他地方的分形模式?一位匿名投稿人提出了一条引人入胜的攻击路线,由格雷格·伊根进一步发展5。根据复杂参数定义从复杂平面到自身的两个函数:

什么时候?这两个都是压缩映射,所以根据Hutchinson的一个定理6存在一个唯一的非空紧集具有

我们将此集合称为,或-龙具体来说。看起来对于集合的一部分在该点的一个小附近看起来像是旋转的.

图3显示了一些示例。要准确地描述正在发生的事情,更不用说证明它,需要真正的工作。我们邀请读者试一试。已知启发式解释,可以作为起点15.布希也证明了这一相关结果:

定理。

对于具有我们有当且仅当.如果保持不变已连接。

图3。

顶部:集合近的左边,还有那套在右边。底部:集合近的左边,还有那套在右边。

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工具书类

[1]
J.C.Baez,《根的美》。可在http://math.ucr.edu/home/baez/roots.
[2]
T.Bousch,相似配对1988年1月。可在https://www.imo.universite-paris-saclay.fr/~thierry.bousch/印刷品/.
[3]
T.Bousch,Connexitélocale et par chemins hölderiens pour les systèmes itérés de functions,1993年3月。可在https://www.imo.universite-paris-saclay.fr/~thierry.bousch/预印本/.
[4]
J.D.Christensen,整数系数多项式根的绘图。可在http://jdc.math.uwo.ca/roots/.
[5]
[6]
J.E.Hutchinson,分形与自相似,印第安纳大学数学。J。30(1981), 713–747. 也可在https://maths-people.anu.edu.au/~john/Assets/Research%20Papers/fractals_self-similarity.pdf.
[7]
A.M.Odlyzko和B.Poonen,系数为0.1的多项式的零点,L'Enseignement数学。39(1993), 317–348. DOI也提供10.5169/密封-60430.
[8]
R.Vanderbei,函数根哪里.可在https://vanderbei.princeton.edu/WebGL/roots_PlusMinusOne.html.

信用

图1-3由Sam Derbyshire提供。

John C.Baez的照片由Lisa Raphals提供。

J.Daniel Christensen的照片由Mitchell Zimmer提供。