Αρχείο:Dynamic internal and external rays.svg
![Αρχείο:Dynamic internal and external rays.svg](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/53/Dynamic_internal_and_external_rays.svg/600px-Dynamic_internal_and_external_rays.svg.png)
Εικόνα σε υψηλότερη ανάλυση (Αρχείο SVG, ονομαστικό μέγεθος 1.000 × 1.000 εικονοστοιχεία, μέγεθος αρχείου: 507 KB)
![]() | Αυτό το αρχείο και η περιγραφή του προέρχονται από το Wikimedia Commons. Οι πληροφορίες από την σελίδα περιγραφής του εκεί εμφανίζονται παρακάτω. |
Περιεχόμενα
Σύνοψη
ΠεριγραφήDynamic internal and external rays.svg |
English: Dynamic internal and external periodic rays landing on fixed point z=alfa |
Ημερομηνία | |
Πηγή | Έργο αυτού που το ανεβάζει |
Δημιουργός | Adam majewski |
άλλες εκδόσεις |
![]() |
Αδειοδότηση
![w:el:Creative Commons](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/79/CC_some_rights_reserved.svg/90px-CC_some_rights_reserved.svg.png)
![αναφορά προέλευσης](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/11/Cc-by_new_white.svg/24px-Cc-by_new_white.svg.png)
![παρόμοια διανομή](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/df/Cc-sa_white.svg/24px-Cc-sa_white.svg.png)
- Είστε ελεύθερος:
- να μοιραστείτε – να αντιγράψετε, διανέμετε και να μεταδώσετε το έργο
- να διασκευάσετε – να τροποποιήσετε το έργο
- Υπό τις ακόλουθες προϋποθέσεις:
- αναφορά προέλευσης – Θα πρέπει να κάνετε κατάλληλη αναφορά, να παρέχετε σύνδεσμο για την άδεια και να επισημάνετε εάν έγιναν αλλαγές. Μπορείτε να το κάνετε με οποιοδήποτε αιτιολογήσιμο λόγο, χωρίς όμως να εννοείται με οποιονδήποτε τρόπο ότι εγκρίνουν εσάς ή τη χρήση του έργου από εσάς.
- παρόμοια διανομή – Εάν αλλάξετε, τροποποιήσετε ή δημιουργήσετε πάνω στο έργο αυτό, μπορείτε να διανείμετε αυτό που θα προκύψει μόνο υπό τους όρους της ίδιας ή συμβατής άδειας με το πρωτότυπο.
![]() |
Παραχωρείται η άδεια προς αντιγραφή, διανομή και/ή τροποποίηση αυτού του εγγράφου υπό τους όρους της Άδειας Ελεύθερης Τεκμηρίωσης GNU, Έκδοση 1.2 ή οποιασδήποτε νεότερης έκδοσης δημοσιευμένης από το Ίδρυμα Ελεύθερου Λογισμικού· χωρίς Απαράλαχτους Τομείς, χωρίς Κείμενα Εξωφύλλου, και χωρίς Κείμενα Οπισθοφύλλου. Αντίγραφο της άδειας περιλαμβάνεται στην σελίδα με τίτλο GNU Free Documentation License.http://www.gnu.org/copyleft/fdl.htmlGFDLGNU Free Documentation Licensetruetrue |
Σύνοψη
Here is an image of dynamical plane for discrete dynamical system based on complex quadratic polynomial
where parameter c is
is inside main cardioid of Mandelbrot set. It is on internal ray 1/3 and it's internal radius is 0.8.
In Maxima CAS code it is :
c : GiveC(1/period,0.8);
Here period is 3. It is a period of hyperbolic component which root point is on the end of this internal ray ( radius = 1 ).
Points of repelling period 3 cycle s1 :
z0 : 0.54311801124604*%i+0.28356781512332 z1 : 0.79299580172561*%i-0.33456646836604 z2 : -0.045645383505583*%i-0.63690761979952
are landing point of periodic external rays 1/7, 2/7 and 4/7
Points of second repelling period 3 cycle :
[[0.33456646836604,-0.79299580172561],[-0.28356781512332,-0.54311801124604],[0.63690761979952,0.045645383505583]]
are landing points of preperiodic external rays : 1/14, 9/14 and 11/14
Program draws to svg file :
- repelling[1] fixed point[2]
and other fixed point
- Julia set ( backward orbit of repelling fixed point
) using modified inverse iteration method (MIIM/J)
- 3 external periodic rays[3] :
which land on repelling 3 period cycle
- 3 internal periodic rays which start from landing point of external ray and land on fixed point z = alfa
Algorithms
Julia set
External ray
drawing external ray is based on c program by Curtis McMullen[4] and its Pascal version by Matjaz Erat[5]
Internal ray
Algorithm :
- for internal ray 1/7 ( which has period 3 ) find point inside Julia set near its landing point.
- Compute its forward orbit.
- Divide orbit int 3 subsets ( like in backward method for drawing external ray)
- Draw 3 subsets of points joined by lines
Compare with images[6] and paper by T Kawahira[7]
Software needed
- Maxima CAS
- gnuplot for drawing ( creates svg file )
Tested on versions :
- wxMaxima 0.8.5
- Maxima 5.22.1
- Lisp GNU Common Lisp (GCL) GCL 2.6.7 (aka GCL)
- Gnuplot Version 4.4 patchlevel 2
Maxima CAS source code
/* */ start:elapsed_run_time (); kill(all); remvalue(all); /* --------------------------definitions of functions ------------------------------*/ f(z,c):=z*z+c; /* Complex quadratic map */ finverseplus(z,c):=sqrt(z-c); finverseminus(z,c):=-sqrt(z-c); /* */ fn(p, z, c) := if p=0 then z elseif p=1 then f(z,c) else f(fn(p-1, z, c),c); /*Standard polynomial F_p \, which roots are periodic z-points of period p and its divisors */ F(p, z, c) := fn(p, z, c) - z ; /* Function for computing reduced polynomial G_p\, which roots are periodic z-points of period p without its divisors*/ G[p,z,c]:= block( [f:divisors(p), t:1], /* t is temporary variable = product of Gn for (divisors of p) other than p */ f:delete(p,f), /* delete p from list of divisors */ if p=1 then return(F(p,z,c)), for i in f do t:t*G[i,z,c], g: F(p,z,c)/t, return(ratsimp(g)) )$ GiveRoots(g):= block( [cc:bfallroots(expand(%i*g)=0)], cc:map(rhs,cc),/* remove string "c=" */ cc:map('float,cc), return(cc) )$ /* circle D={w:abs(w)=1 } where w=l(t,r) t is angle in turns ; 1 turn = 360 degree = 2*Pi radians r is a radius */ GiveC(angle,radius):= ( [w], /* point of unit circle w:l(internalAngle,internalRadius); */ w:radius*%e^(%i*angle*2*%pi), /* point of circle */ float(rectform(w/2-w*w/4)) /* point in a period 1 component of Mandelbrot set */ )$ /* endcons the complex point to list in the format for draw package */ endconsD(point,list):=endcons([realpart(point),imagpart(point)],list)$ consD(point,list):=cons([realpart(point),imagpart(point)],list)$ GiveForwardOrbit(z0,c,iMax):= /* computes (without escape test) forward orbit of point z0 and saves it to the list for draw package */ block( [z,orbit,temp], z:z0, /* first point = critical point z:0+0*%i */ orbit:[[realpart(z),imagpart(z)]], for i:1 thru iMax step 1 do ( z:expand(f(z,c)), orbit:endcons([realpart(z),imagpart(z)],orbit)), return(orbit) )$ /* gives 3 sublists from forward orbit of internal point */ GiveInternalRays(z0,c,iMax):= block ([a,b,d,z], a:[], b:[], d:[], z:z0, for i:1 thru iMax step 1 do ( a:consD(z,a), z:f(z,c), b:consD(z,b), z:f(z,c), d:consD(z,d), z:f(z,c) ), return([a,b,d]) )$ /* Gives points of backward orbit of z=repellor */ GiveBackwardOrbit(c,repellor,zxMin,zxMax,zyMin,zyMax,iXmax,iYmax):= block( hit_limit:4, /* proportional to number of details and time of drawing */ PixelWidth:(zxMax-zxMin)/iXmax, PixelHeight:(zyMax-zyMin)/iYmax, /* 2D array of hits pixels . Hit > 0 means that point was in orbit */ array(Hits,fixnum,iXmax,iYmax), /* no hits for beginning */ /* choose repeller z=repellor as a starting point */ stack:[repellor], /*save repellor in stack */ /* save first point to list of pixels */ x_y:[repellor], /* reversed iteration of repellor */ loop, /* pop = take one point from the stack */ z:last(stack), stack:delete(z,stack), /*inverse iteration - first preimage (root) */ z:finverseplus(z,c), /* translate from world to screen coordinate */ iX:fix((realpart(z)-zxMin)/PixelWidth), iY:fix((imagpart(z)-zyMin)/PixelHeight), hit:Hits[iX,iY], if hit<hit_limit then ( Hits[iX,iY]:hit+1, stack:endcons(z,stack), /* push = add z at the end of list stack */ if hit=0 then x_y:endcons( z,x_y) ), /*inverse iteration - second preimage (root) */ z:-z, /* translate from world to screen coordinate, coversion to integer */ iX:fix((realpart(z)-zxMin)/PixelWidth), iY:fix((imagpart(z)-zyMin)/PixelHeight), hit:Hits[iX,iY], if hit<hit_limit then ( Hits[iX,iY]:hit+1, stack:endcons(z,stack), /* push = add z at the end of list stack to continue iteration */ if hit=0 then x_y:endcons( z,x_y) ), if is(not emptyp(stack)) then go(loop), return(x_y) /* list of pixels in the form [z1,z2] */ )$ /*-----------------------------------*/ Psi_n(r,t,z_last, Max_R):= /* */ block( [iMax:200, iMax2:0], /* ----- forward iteration of 2 points : z_last and w --------------*/ array(forward,iMax-1), /* forward orbit of z_last for comparison */ forward[0]:z_last, i:0, while cabs(forward[i])<Max_R and i< ( iMax-2) do ( /* forward iteration of z in fc plane & save it to forward array */ forward[i+1]:forward[i]*forward[i] + c, /* z*z+c */ /* forward iteration of w in f0 plane : w(n+1):=wn^2 */ r:r*2, /* square radius = R^2=2^(2*r) because R=2^r */ t:mod(2*t,1), /* */ iMax2:iMax2+1, i:i+1 ), /* compute last w point ; it is equal to z-point */ R:2^r, /* w:R*exp(2*%pi*%i*t), z:w, */ array(backward,iMax-1), backward[iMax2]:rectform(ev(R*exp(2*%pi*%i*t))), /* use last w as a starting point for backward iteration to new z */ /* ----- backward iteration point z=w in fc plane --------------*/ for i:iMax2 step -1 thru 1 do ( temp:float(rectform(sqrt(backward[i]-c))), /* sqrt(z-c) */ scalar_product:realpart(temp)*realpart(forward[i-1])+imagpart(temp)*imagpart(forward[i-1]), if (0>scalar_product) then temp:-temp, /* choose preimage */ backward[i-1]:temp ), return(backward[0]) )$ GiveRay(t,c):= block( [r], /* range for drawing R=2^r ; as r tends to 0 R tends to 1 */ rMin:1E-10, /* 1E-4; rMin > 0 ; if rMin=0 then program has infinity loop !!!!! */ rMax:2, caution:0.9330329915368074, /* r:r*caution ; it gives smaller r */ /* upper limit for iteration */ R_max:300, /* */ zz:[], /* array for z points of ray in fc plane */ /* some w-points of external ray in f0 plane */ r:rMax, while 2^r<R_max do r:2*r, /* find point w on ray near infinity (R>=R_max) in f0 plane */ R:2^r, w:rectform(ev(R*exp(2*%pi*%i*t))), z:w, /* near infinity z=w */ zz:cons(z,zz), unless r<rMin do ( /* new smaller R */ r:r*caution, R:2^r, /* */ w:rectform(ev(R*exp(2*%pi*%i*t))), /* */ last_z:z, z:Psi_n(r,t,last_z,R_max), /* z=Psi_n(w) */ zz:cons(z,zz) ), return(zz) )$ /* find symmetric point z3 z3 is the same line as z1 and z2 such z2 is between z1 and z3 */ GiveNextPoint(z1,z2):=( [x,y,dx,dy], dx:realpart(z1)-realpart(z2), dy:imagpart(z1)-imagpart(z2), x:realpart(z2)-dx, y:imagpart(z2)-dy, x+y*%i )$ compile(all)$ /* ----------------------- main ----------------------------------------------------*/ path:""$ /* if empty then file is in a home dir */ period:3$ /* external angle in turns */ /* resolution is proportional to number of details and time of drawing */ iX_max:1000; iY_max:1000; /* define z-plane ( dynamical ) */ ZxMin:-2.0; ZxMax:2.0; ZyMin:-2.0; ZyMax:2.0; /* limit cycle */ k:G[period,z,c]$ /* here c and z are symbols */ c:GiveC(1/period,0.8); /* find c value */ /* find periodic z points */ s:GiveRoots(ev(k))$ /* ev moves value to c symbol here */ z0:s[1]; z1:rectform(float(f(z0,c))); z2:rectform(float(f(z1,c))); /* create 2 sublists : s1 and s2 from one list s */ s1:[z0,z1,z2]$ s2:delete(s[1],s); for z in s2 do if abs(z-z1)<0.1 then s2:delete(z,s2) ; for z in s2 do if abs(z-z2)<0.1 then s2:delete(z,s2) ; /* compute fixed points */ beta:float(rectform((1+sqrt(1-4*c))/2)); /* compute repelling fixed point beta */ alfa:float(rectform((1-sqrt(1-4*c))/2)); /* other fixed point */ /* compute backward orbit of repelling fixed point */ xy: GiveBackwardOrbit(c,beta,ZxMin,ZxMax,ZyMin,ZyMax,iX_max,iY_max)$ /**/ CriticalOrbit:GiveForwardOrbit(0,c,500)$ /* compute ray points & save to zz list */ eRay1o7:GiveRay(1/7,c)$ eRay2o7:GiveRay(2/7,c)$ eRay4o7:GiveRay(4/7,c)$ /* internal rays */ /* find point inside Julia set which near landing point of external ray of the samae angle */ iz17: GiveNextPoint(eRay1o7[1],s1[1])$ iRays:GiveInternalRays(iz17,c,50)$ /* compute 3 periodic rays */ /* time of computations */ time:fix(elapsed_run_time ()-start)$ /* draw it using draw package by */ load(draw); /* if graphic file is empty (= 0 bytes) then run draw2d command again */ draw2d( terminal = 'svg, file_name = sconcat(path,"Julia_1_3g"), user_preamble="set size square;set key bottom right", title= concat("Dynamical plane for fc(z)=z*z+",string(c)), pic_width = iX_max, pic_height = iY_max, yrange = [ZyMin,ZyMax], xrange = [ZxMin,ZyMax], xlabel = "Z.re ", ylabel = "Z.im", point_type = filled_circle, points_joined =true, point_size = 0.2, color = red, points_joined =false, color = black, key = "backward orbit of z=beta", points(map(realpart,xy),map(imagpart,xy)), color = black, key = "critical orbit ", points(CriticalOrbit), points_joined =true, point_size = 0.2, color = red, key = "external ray 1/7", points(map(realpart,eRay1o7),map(imagpart,eRay1o7)), key = "external ray 2/7", points(map(realpart,eRay2o7),map(imagpart,eRay2o7)), key = "external ray 4/7", points(map(realpart,eRay4o7),map(imagpart,eRay4o7)), color=blue, key = "internal ray 1/7 ", points(iRays[1]), key = "internal ray 2/7 ", points(iRays[2]), key = "internal ray 4/7 ", points(iRays[3]), points_joined =false, color = blue, point_size = 1.4, key = "repelling fixed point z= beta", points([[realpart(beta),imagpart(beta)]]), color = yellow, key = "attracting fixed point z= alfa", points([[realpart(alfa),imagpart(alfa)]]), color = green, key = sconcat("repelling period ",string(period)," z-points"), points(map(realpart,s1),map(imagpart,s1)) );
References
- ↑ repelling fixed point in wiki
- ↑ fixed point in wiki
- ↑ external rays in wiki
- ↑ c program by Curtis McMullen (quad.c in Julia.tar.gz). Archived from the original on 2008-07-05. Retrieved on 2012-11-05.
- ↑ Quadratische Polynome by Matjaz Erat. Archived from the original on 2023-04-05. Retrieved on 2012-11-05.
- ↑ Degenerating arc systems by T Kawahira
- ↑ On the regular leaf space of the cauliflower by Tomoki KAWAHIRA
Λεζάντες
Items portrayed in this file
απεικονίζει
5 Νοεμβρίου 2012
Ιστορικό αρχείου
Κλικάρετε σε μια ημερομηνία/ώρα για να δείτε το αρχείο όπως εμφανιζόταν εκείνη τη στιγμή.
Ώρα/Ημερομ. | Μικρογραφία | Διαστάσεις | Χρήστης | Σχόλια | |
---|---|---|---|---|---|
τελευταία | 17:43, 5 Νοεμβρίου 2012 | ![]() | 1.000 × 1.000 (507 KB) | Soul windsurfer | {{Information |Description ={{en|1=Dynamic internal and external rays landing on fixed point z=alfa}} |Source ={{own}} |Author =Adam majewski |Date =2012-11-05 |Permission = |other_versions = }} |
Συνδέσεις αρχείου
Τα παρακάτω λήμματα συνδέουν σε αυτό το αρχείο:
Καθολική χρήση αρχείου
Τα ακόλουθα άλλα wiki χρησιμοποιούν αυτό το αρχείο:
- Χρήση σε en.wikipedia.org
- Χρήση σε en.wikibooks.org
Μεταδεδομένα
Αυτό το αρχείο περιέχει πρόσθετες πληροφορίες, πιθανόν από την ψηφιακή φωτογραφική μηχανή ή το scanner που χρησιμοποιήθηκε για την δημιουργία ή την ψηφιοποίησή της. Αν το αρχείο έχει τροποποιηθεί από την αρχική του κατάσταση, ορισμένες λεπτομέρειες πιθανόν να μην αντιστοιχούν πλήρως στην τροποποιημένη εικόνα.
Τίτλος εικόνας | Produced by GNUPLOT 4.4 patchlevel 2 |
---|---|
Πλάτος | 1000 |
Υψος | 1000 |