ملف:Julia set with 3 external rays.svg

الملف الأصلي(ملف SVG، أبعاده 1٬000 × 1٬000 بكسل، حجم الملف: 1٫5 ميجابايت)

ملخص

الوصف
English: Julia set and external rays landing on fixed point . Parametr c is in the center of period 3 hyperbolic component of Mandelbrot set
التاريخ
المصدر عمل شخصي
المؤلف Adam majewski
إصدارات أخرى

ترخيص

أنا، صاحب حقوق التأليف والنشر لهذا العمل، أنشر هذا العمل تحت الرخص التالية:
w:ar:مشاع إبداعي
نسب العمل إلى مُؤَلِّفه الإلزام بترخيص المُشتقات بالمثل
يحقُّ لك:
  • مشاركة العمل – نسخ العمل وتوزيعه وبثُّه
  • إعادة إنتاج العمل – تعديل العمل
حسب الشروط التالية:
  • نسب العمل إلى مُؤَلِّفه – يلزم نسب العمل إلى مُؤَلِّفه بشكل مناسب وتوفير رابط للرخصة وتحديد ما إذا أجريت تغييرات. بالإمكان القيام بذلك بأية طريقة معقولة، ولكن ليس بأية طريقة تشير إلى أن المرخِّص يوافقك على الاستعمال.
  • الإلزام بترخيص المُشتقات بالمثل – إذا أعدت إنتاج المواد أو غيرت فيها، فيلزم أن تنشر مساهماتك المُشتقَّة عن الأصل تحت ترخيص الأصل نفسه أو تحت ترخيص مُتوافِقٍ معه.
GNU head يسمح نسخ وتوزيع و/أو تعديل هذه الوثيقة تحت شروط رخصة جنو للوثائق الحرة، الإصدار 1.2 أو أي إصدار لاحق تنشره مؤسسة البرمجيات الحرة؛ دون أقسام ثابتة ودون نصوص أغلفة أمامية ودون نصوص أغلفة خلفية. نسخة من الرخصة تم تضمينها في القسم المسمى GNU Free Documentation License.
لك أن تختار الرخصة التي تناسبك.


File usage outside Commons

Compare with

  • Program madel by Wolf Jung. See Main Menu, Help, Demo3, page 5[1]

What program does ?

Program draws to png file :

  • repelling fixed point and other fixed point
  • superattracting 3-point cycle (limit cycle) : ( period is 3 )
  • Julia set ( backward orbit of repelling fixed point ) using modified inverse iteration method (MIIM/J)
  • 3 external rays of period 3 cycle : , which land on fixed point

Algorithms

Software needed

Tested on versions :

  • wxMaxima 0.7.6
  • Maxima 5.16.3
  • Lisp GNU Common Lisp (GCL) GCL 2.6.8 (aka GCL)
  • Gnuplot Version 4.2 patchlevel 3

Source code

It is a batch file for Maxima CAS.

  /*  
batch file for Maxima CAS
 */ 

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 ----------------------------------------------------*/



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:-0.12256+0.74486*%i;  value by Milnor*/
 c:0.74486176661974*%i-0.12256116687665; /* center of period 3 component */

 /* 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)$ /**/


  /* compute ray points & save to zz list */
 eRay1o7:GiveRay(1/7,c)$
 eRay2o7:GiveRay(2/7,c)$
 eRay4o7:GiveRay(4/7,c)$  

 

 /* time of computations */
 time:fix(elapsed_run_time ()-start)$

 /* draw it using draw package by */
 load(draw); 

path:"~/maxima/batch/julia/rabbit/"$ /*  if empty then file is in a home dir */

/* 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)),
  dimensions = [iX_max, 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)),
  

  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)),

  

  points_joined =false,
  
  color         = blue,
  point_size    =  1.4,
  key = "repelling fixed point z= beta",
  points([[realpart(beta),imagpart(beta)]]),
  color         = yellow,
  key = "fixed point alfa and repelling period 3 cycle",
  points([[realpart(alfa),imagpart(alfa)]]),
  color         = green,
  key = sconcat("attracting period ",string(period)," cycle"),
  points(map(realpart,s1),map(imagpart,s1))
 
 );

Acknowledgements

This program is not only my work but was done with help of many great people (see references). Warm thanks (:-))

References

  1. | Program madel by Wolf Jung
  2. c program by Curtis McMullen (quad.c in Julia.tar.gz) نسخة مؤرشفة at the Wayback Machine
  3. Quadratische Polynome by Matjaz Erat

Licensing:

أنا، صاحب حقوق التأليف والنشر لهذا العمل، أنشر هذا العمل تحت الرخص التالية:
w:ar:مشاع إبداعي
نسب العمل إلى مُؤَلِّفه الإلزام بترخيص المُشتقات بالمثل
يحقُّ لك:
  • مشاركة العمل – نسخ العمل وتوزيعه وبثُّه
  • إعادة إنتاج العمل – تعديل العمل
حسب الشروط التالية:
  • نسب العمل إلى مُؤَلِّفه – يلزم نسب العمل إلى مُؤَلِّفه بشكل مناسب وتوفير رابط للرخصة وتحديد ما إذا أجريت تغييرات. بالإمكان القيام بذلك بأية طريقة معقولة، ولكن ليس بأية طريقة تشير إلى أن المرخِّص يوافقك على الاستعمال.
  • الإلزام بترخيص المُشتقات بالمثل – إذا أعدت إنتاج المواد أو غيرت فيها، فيلزم أن تنشر مساهماتك المُشتقَّة عن الأصل تحت ترخيص الأصل نفسه أو تحت ترخيص مُتوافِقٍ معه.
GNU head يسمح نسخ وتوزيع و/أو تعديل هذه الوثيقة تحت شروط رخصة جنو للوثائق الحرة، الإصدار 1.2 أو أي إصدار لاحق تنشره مؤسسة البرمجيات الحرة؛ دون أقسام ثابتة ودون نصوص أغلفة أمامية ودون نصوص أغلفة خلفية. نسخة من الرخصة تم تضمينها في القسم المسمى GNU Free Documentation License.
لك أن تختار الرخصة التي تناسبك.

الشروحات

أضف شرحاً من سطر واحد لما يُمثِّله هذا الملف

العناصر المصورة في هذا الملف

يُصوِّر

٢٨ يونيو 2015

تاريخ الملف

اضغط على زمن/تاريخ لرؤية الملف كما بدا في هذا الزمن.

زمن/تاريخصورة مصغرةالأبعادمستخدمتعليق
حالي18:47، 2 مارس 2020تصغير للنسخة بتاريخ 18:47، 2 مارس 20201٬000 × 1٬000 (1٫5 ميجابايت)Soul windsurferremoved repelling period 3 cycle, which is not at fixed point
21:06، 1 مارس 2020تصغير للنسخة بتاريخ 21:06، 1 مارس 20201٬000 × 1٬000 (1٫5 ميجابايت)Soul windsurferbetter description
20:54، 1 مارس 2020تصغير للنسخة بتاريخ 20:54، 1 مارس 20201٬000 × 1٬000 (1٫5 ميجابايت)Soul windsurferchanged logo
06:52، 28 يونيو 2015تصغير للنسخة بتاريخ 06:52، 28 يونيو 20151٬000 × 1٬000 (1٫54 ميجابايت)Soul windsurferdescr
06:44، 28 يونيو 2015تصغير للنسخة بتاريخ 06:44، 28 يونيو 20151٬000 × 1٬000 (1٫54 ميجابايت)Soul windsurfer{{Information |Description ={{en|1=Julia set and external rays landing on fixed point <math>\alpha_c\,</math>. Parametr c is in the center of period 3 hyperboli...

الصفحة التالية تستخدم هذا الملف:

الاستخدام العالمي للملف

الويكيات الأخرى التالية تستخدم هذا الملف:

بيانات وصفية