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曼德博集合

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曼德博集合(Mandelbrot set,或譯為曼德布洛特複數集合)是一種在複平面上組成分形的點的集合,以數學家本華·曼德博的名字命名。曼德博集合與朱利亞集合有些相似的地方,例如使用相同的復二次多項式來進行迭代
中文名
曼德博集合
外文名
Mandelbrot set

曼德博集合簡介

曼德博集合(Mandelbrot set,或譯為曼德布洛特複數集合)是一種在複平面上組成分形的點的集合,以數學家本華·曼德博的名字命名。曼德博集合與朱利亞集合有些相似的地方,例如使用相同的復二次多項式來進行迭代
將曼德博集合無限放大都能夠有精妙的細節在內,而這瑰麗的圖案僅僅由一個簡單的公式生成。因此有人認為曼德博集合是“人類有史以來做出的最奇異、最瑰麗的幾何圖形”,曾被稱為“上帝的指紋”。

曼德博集合定義

曼德博集合可以用復二次多項式來定義: [1] 
.
其中
是一個複數參數。
開始對
進行迭代:
.
.
.
每次迭代的值依序如以下數列所示:
.
不同的參數
可能使迭代值的模逐漸發散到無限大,也可能收斂在有限的區域內。
曼德博集合
就是使其不擴散的所有複數
集合

曼德博集合特性

  • 自相似
  • 面積為1.5065918561

曼德博集合計算的方法

曼德博集合一般用計算機程序計算。對於大多數的分形軟件,例如Ultra fractal,內部已經有了比較成熟的例子。下面的程序是一段偽代碼,表達了曼德博集合的計算思路。
For Each c in Complex repeats = 0 z = 0 Do  z = z^2 + c  repeats = repeats + 1 Loop until abs(z) > EscapeRadius or repeats > MaxRepeats '根據定理三,EscapeRadius可設置為2。 If repeats > MaxRepeats Then  Draw c,Black                                            '如果迭代次數超過MaxRepeats,就將c認定為屬於曼德博集合,並設置為黑色。 Else  Draw c,color(z,c,repeats)                               'colo函數用來決定顏色。 End IfNext

曼德博集合相關的定理

曼德博集合定理一

,則

曼德博集合定理二

,則

曼德博集合定理三

,則
參考資料
  • 1.    Mandelbrot B. Fractals and chaos: the Mandelbrot set and beyond[M]. Springer Science & Business Media, 2013.