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分形/目標集

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動力學平面被劃分為

  • Fatou 集
  • Julia 集

Fatou 集由一個或多個吸引到吸引子的吸引域組成。


每個吸引域有一個或多個臨界點,這些臨界點落入週期軌道(吸引子)


目標集

  • 是前向軌道的陷阱
  • 是一個捕獲任何趨向於吸引子的軌道的集合(極限集 = 吸引迴圈 = 固定 / 週期點)。

分類標準:可以根據以下標準進行劃分

  • 吸引子(有限或無限)
  • 動力學(雙曲型、拋物線型、橢圓型)
  • 形狀(逃逸測試)
  • 目標
  • 目標集的分解:二元分解(BDM)、角度分解,


按吸引子

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對於無限吸引子

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  • 目標集 是動力學平面上包含無窮大且不包含填充 Fatou 集點的任意集合。
  • 對於逃逸時間演算法,目標集決定了水平集和曲線的形狀。對於其他方法則不然。
  • 對於逃逸到無窮大點的(無窮大盆地 = Julia 集的外部),它是以原點 為中心,半徑 =ER 的圓的外部。

半徑稱為逃逸半徑(ER)或逃逸值。半徑應大於 2。

無窮大

  • 對於多項式,無窮大是超吸引不動點。因此,在 Julia 集的外部(無窮大的吸引域)中,所有多項式的動力學都相同。逃逸測試(= 逃逸測試)可以用作第一個通用工具。
  • 對於有理對映,無窮大不是超吸引不動點。它可能是週期點,也可能不是。

對於有限吸引子

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不動點周圍的內部水平集


對於有限吸引子,請參見:按盆地劃分的目標集


參見

按動力學

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目標集沿內部射線 0 如何變化。如果圓包含來自 Julia 集外部的點,則它是一個不好的目標集。在拋物線情況下,應該更改圓的中心(圓的所有部分都應在 Julia 集內)

這裡

  • 是臨界軌道的最後一次迭代
  • 是陷阱(圓形)的中心
  • 是週期/不動點(阿爾法不動點)

陷阱是以 為中心,半徑 = AR 的圓。


排斥情況

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  • 穩定性指數 = cabs(乘子) > 1.0
  • 週期/不動點(阿爾法不動點)是排斥的 = Julia 集沒有內部

吸引但不是超吸引情況

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  • 當所有點都在Julia集內部時,
  • 穩定性指數:0.0 < |乘子| < 0.0

橢圓型情況

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橢圓型情況下的目標集 = 內圓

對於橢圓動力學,當存在Siegel圓盤時,目標集是內圓

超吸引情況

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吸引子

  • 無窮大對於多項式的正向迭代總是超吸引的。這裡目標集是包含所有Julia集點(及其內部)的任何形狀的外部。
  • 當引數c是Mandelbrot集的雙曲分量的中心(核)時,有限吸引子也可以是超吸引的。

在正向迭代的情況下,目標集 是在動力學平面上包含無窮大且不包含填充Julia集點的任意集合。

超吸引情況:這裡

  • 所以必須手動設定AR,例如AR = 30*畫素寬度
  • 穩定性指數 = |乘子| = 0.0
  • 吸引盆的中心是

拋物線情況:花瓣

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在拋物線情況下,陷阱可以用於


拋物線情況下,目標集應在花瓣內部。


對於子週期為1和2的拋物線情況,目標集可以具有圓形形狀。

  • 應該
    • 計算AR
    • 將陷阱中心更改為吸引不動點zp和臨界軌道的最後一次迭代zn之間的中點以獲得:
  • 穩定性指數|乘子| = 1.0
  • 這裡

對於子週期 > 2,花瓣可以是圍繞父週期不動點的圓的三角形片段。

按目的地

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對於拋物線情況很重要

  • 對於Fatou盆(顏色取決於目標集):圍繞不動點的圓 = 內部陷阱
  • 對於Fatou盆的組成部分(顏色與迭代模週期成比例) - 上述圓的三角形片段 = 最大三角形(zp,zprep,-zprep) = 組成部分的陷阱
  • 對於Fatou盆的水平集(顏色與最後一次迭代次數成比例) = 組成部分的陷阱
  • 對於BDM拋物線棋盤格:2個較小的三角形(zp,zprecr,zcr)和(zp,zcr,-zprecr)= BD的陷阱


  		    -zprecr
zf      	    zcr 
  		    zprecr

其中

  • p是週期
  • zf = 不動點(這裡週期 = 1)
  • zcr = 臨界點z=0
  • zprecr = 臨界前點 = 臨界點的原像:。請注意,逆函式是多值的,因此應該選擇合適的原像。


unsigned char ComputeColorOfFatouBasins (complex double z)
{

  int i;			// number of iteration
  for (i = 0; i < IterMax; ++i)
    {


		
      // infinity is superattracting here !!!!!	
       if ( cabs2(z) > ER2 ){ return iColorOfExterior;}
	
      // 1 Attraction basins 
      if ( cabs2(zp-z) < AR2 ){ return iColorOfInterior;}
		 
      			
     
      z = f(z);		//  iteration: z(n+1) = f(zn)
	

    }

  
  return iColorOfUnknown;


}


unsigned char ComputeColorOfFatouComponents (complex double z)
{


  int i;			// number of iteration
  for (i = 0; i < IterMax; ++i)
    {


      // infinity is superattracting here !!!!!	
       if ( cabs2(z) > ER2 ){ return iColorOfExterior;}
	
  
      //1 Attraction basins 
      if ( cabs2(zp-z) < AR2 )
      	{ return iColorOfBasin1 - (i % period)*20;} // number of components in imediate basin = period
	 
		
     
      z = f(z);		//  iteration: z(n+1) = f(zn)
	

    }

  
  return iColorOfUnknown;


}






unsigned char ComputeColorOfLSM (complex double z)
{

  //double r2;


  int i;			// number of iteration
  for (i = 0; i < IterMax_LSM; ++i)
    {

    
       if ( cabs2(z) > ER2 ){ return iColorOfExterior;}
      //1 Attraction basins 
      if ( cabs2(zp-z) < AR2 ){
      		return  i  % 255 ; 
	 	}
     
	
      z = f(z);	

    }

  return iColorOfUnknown;
}

按形狀

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  • 圓形
  • 正方形
  • Julia集
  • p-範數圓盤

圓形外部

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這是典型的目標集。它是以原點 為中心,半徑為ER的圓的外部。

半徑被稱為逃逸半徑(ER)或溢位值

以原點為中心,半徑為ER的圓為:


對於逃逸到無窮大點的(無窮大盆地 = Julia 集的外部),它是以原點 為中心,半徑 =ER 的圓的外部。


半徑稱為逃逸半徑(ER)或逃逸值。半徑應大於 2。

對於有限吸引子,它是以週期點為中心的圓的內部。


對於拋物線週期點

  • 它被稱為花瓣。
  • 花瓣是圓的內部。
  • 花瓣圓的中心等於最後一次迭代和拋物線週期點之間的中點。
  • 拋物線週期點屬於Julia集。



正方形的外部

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這裡目標集是邊長為的正方形的外部,該正方形以原點為中心。


埃舍爾式平鋪是水平集方法(LSM/J)的修改版。這裡逃逸時間的水平集是不同的,因為目標集是不同的。這裡目標集是一個縮放後的填充Julia集。

更多描述請參見




p-範數圓盤

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另請參閱

參考文獻

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  1. 川平朋樹的填充Julia集的鑲嵌
  2. {Peitgen, H.O. and Fisher, Y. and Saupe, D. and McGuire, M. and Voss, R.F. and Barnsley, M.F. and Devaney, R.L. and Mandelbrot, B.B.}, (2012). 《分形影像科學》. Springer Science & Business Media, 2012. p. 187. ISBN 9781461237846.{{cite book}}: CS1 maint: extra punctuation (link) CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  3. fractalforums.org : Kalles Fraktaler的其他退出變化
華夏公益教科書