复迭代z→~2+c的Mandelbrot集和Julia集

研究了复迭代的Mandelbroat集及充满的Julia集，指出其Mandelbroat集关于实轴是对称的，并且具有2π／3的旋转对称性，并利用逃逸时间算法和周期点查找的方法画Mandelbrot集，可以更清楚地了解Mandelbrot集的结构．提出了研究非解析复迭代映射的Mandelbroat集及Julia集的方法．

双曲极限圆映射的混沌吸引子及充满Julia集

目的构造双曲平面上极限圆中的混沌吸引子和广义充满Julia集.方法从双曲几何的角度分析了极限圆的内部结构及对称特性,将双曲映射限制在基本域内,并利用双曲极限圆基本域中点之间的距离特性,直接采用欧氏平面李雅普诺夫指数计算方法判断选定参数向量下动力系统的动力学特性.结果在基本域中可以采用这一方法判断选定参数向量下的双曲极限圆动力系统的动力学特性.结论根据对极限圆内部结构的剖析和对该双曲映射在参数空间各选定参数向量下的动力学特性的判断,可以大量生成极限圆的混沌吸引子及广义充满Julia集.

构造具有Z_(n-1)对称的复动力系统

目的构造具有Zn-1对称的复动力系统及其M集和充满Julia集.方法采用构造连续函数关于Zn对称群的共轭函数和的方法,构造出新的复解析映射,分析这个复映射的旋转对称的特点,确定映射的极值点与参数的对应关系,通过极值点的李雅普诺夫指数判断复动力系统的动力学特性.结果通过对选定参数下极值点的李雅普诺夫指数的测试,构造出了该复映射的具有n-1旋转对称形式的M集和广义充满Julia集.结论笔者构造的复映射可以用于构造Zn-1对称的复动力系统,其广义充满Julia集图形结构与经典的复映射的图形结构不同,为复动力系统的图形化研究提供了新的研究对象和新形式的分形图案.

上半平面极限映射的混沌吸引子及充满Julia集

目的旨在大量生成上半平面极限映射的混沌吸引子及充满Julia集图案.方法分析上半平面极限映射的特点,运用蒙特卡罗搜索法随机搜索参数,通过李雅普诺夫指数判断其动力学特性,构造上半平面极限映射的混沌吸引子及广义充满Julia集.结果运用李雅普诺夫指数测试选定参数下映射的动力学特性,实现了上半平面极限映射的混沌吸引子及广义充满Julia集图案的大量生成.结论根据选定参数下动力系统在动力平面上的轨道特性,可以有效生成上半平面极限映射的混沌吸引子及广义充满Julia集图案.

复幂指数映射M-J对应关系及充满J集中相似结构特性

目的探索一类非解析复指数映射的M-J对应关系、充满J集中相似结构的特性和充满J集内部的动力学过程.方法提出了描述该模型广义M集的路径序列、路径的比例因子序列及嵌套层次的概念.构建了充满J集的PBranch-Tree.结果揭示模型的M集参数C与相应的充满J集图形结构的对应关系,分析了充满J集内部结构的自相似性,研究了充满J集吸引周期轨道中周期点的分布、被访问的次序及吸引域中点的轨道被吸引周期轨道吸引的规律.结论非解析复幂指数映射的充满J集内部的相似结构之间有明确的对应关系,吸引周期轨道中周期点有规律地被循环访问,吸引域中点的轨道按充满J集结构的对应相似性由高层次向低层次不断递进,最后迭代到吸引周期轨道上.

2-旋转对称复动力系统的可视化研究

在复解析映射动力系统的计算机可视化研究中,采用Clifford A.Reiter的"共轭函数和"方法,结合本文作者提出的复指数模型分析构造出一个具有2旋转对称特性的复解析映射族.在参数平面上构造出与经典M集的"周期芽苞"的排列方式不同的广义M集,在动力平面上构造了新形式的2旋转对称分形图.发现了M集上的周期芽苞的排列规律,找到了参数与相应充满Julia集图形结构之间的对应关系.利用本文提出的复映射,可以大量生成以原点为充满Julia集各叶片交汇中心的2旋转对称分形图.为复解析映射的计算机可视化研究增添了新的研究对象.

FRIEZE群等价映射动力系统广义充满Julia集

利用蒙特卡罗法搜索饰带群(FriezeGroups)等价映射动力系统参数空间上的具有吸引周期轨道的参数向量.根据这些参数向量下动力系统中吸引周期轨道的吸引域,构造出饰带群广义充满Julia集.提出吸引周期算法与吸引轨道算法构造饰带群等价映射动力系统广义充满Julia集.大量生成优美的饰带群广义充满Julia集,增加了非线性动力系统计算机图形化的新图案.

复余弦解析映射的广义M集、充满Julia集与其非线性迭代函数系的分形

目的研究复余弦映射族f(z)=λcos^n(z)的广义M集、充满Julia集与其非线性迭代函数系的构造关系.方法分析复映射的数学特性:在动力平面上的中心周期窗口,考察指定参数下的迭代映射极值点的轨道是否有界,构造参数平面上的广义M集并寻找M集上周期参数区域的排列规律;在M集的不同周期参数区域挑选参数,构造动力平面上具有高周期吸引轨道的充满Julia集;选用N(N≥2)个广义M集1周期参数,在动力平面上x轴方向的中心周期窗口内构造出N个迭代映射;在N个迭代映射的充满Julia集的公共吸引域上,构造迭代函数系;采用迭代函数系中一个迭代映射的吸引不动点作为初始迭代点,通过随机选取迭代函数系中的迭代映射,跟踪这个吸引不动点在公共吸引域内的迭代轨道,构造出分形.结果采用单参n次复余弦映射族f(z)=λcos^n(z)的广义M集的高周期参数可以构造出在x轴方向具有可数无穷多周期窗口的连续排列的充满Julia集图形;采用N(N≥2)个M集的1周期参数可以构造出在动力平面上的中心周期窗口中充满Julia集的公共吸引域内的有效的非线性迭代函数系.结论提出的构造参数平面上的M集、并在M集上的1周期参数区域选取2个以上的参数构造出相应迭代迭代函数的方法,可以被用于大量构造复映射族f(z)=λcos^n(z)的非线性迭代函数系,随机迭代这种迭代函数系可以大量生成新颖分形.

基于Mandelbrot集的Julia集分形图案设计

Julia集是分形理论中具有重要地位的集合,主要阐述通过非解析映射的Mandelbrot集参数C与相应的充满Julia集图形结构的对应关系进行Julia集分形图的生成方法,解决了构造Julia集时参数选择的盲目性问题。

构造球面对称充满Julia集

为连续构造球面上具有多吸引周期轨道的充满Julia集图形,提出了一个关于构造任意投影面的半球面图形的算法.首先自动挑选可使动力系统迭代轨道的平均离散速度指标值L<0的参数;其次,用建立在以球心为原点的坐标系下的迭代映射,通过坐标变换,跟踪与任意坐标系相应的投影面的上半球面上各点的迭代轨道,搜索出半球面上所有互不相同的吸引周期轨道,并建立轨道链表;进一步计算投影面的上半球面各点的迭代轨道到达吸引周期轨道所需要的迭代次数,根据迭代次数为球面上的相应点指定颜色并构造出半球面上的对称充满Julia集图形.研究结果表明,采用该算法可以大量生成对称的球面充满Julia集图形.

关于复迭代的Julia集的注记

提出了把复迭代的Ｊｕｌｉａ集及充满Ｊｕｌｉａ集的概念作一定程度的拓广（原先在文献中所认为的Ｊｕｌｉａ集仍是拓广后的Ｊｕｌｉａ集），后指出当指定任何一个三角形区域之后，它必可是某个复迭代的Ｊｕｌｉａ集。并讨论了一些相关的问题，为建立分形集合分析理论的基础进行了初步探索。

一般复三次迭代的动力学分析

利用计算机可视化技术，研究了一般复三次迭代系统的动力行为以及相应的Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ集和Ｊｕｌｉａ集的结构，并利用周期扫描法画出了Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ集，分析了临界点和Ｊｕｌｉａ集之间的关系·对于多于一个临界点的复动力系统，其在复平面上的动力行为完全取决于临界点轨道的收敛性·

变周期窗口平面动力系统的构造与可视化

为了用同一个迭代映射构造出多个不同视觉效果的平面连续排列图案,提出一种用变周期窗口的动力系统生成具有P1对称特性的平面排列图案的有效算法.该算法采用余弦函数及含参的非线性角度变量构造一族使动力平面上各周期窗口的尺度变化的迭代映射;通过计算任意周期窗口和最大周期窗口得出窗口间相应点之间的非线性对应关系,并构造出各周期窗口中的混沌吸引子和充满Julia集,其图案是连续的且结构不同的;选用不同的周期窗口作为基本计算区域,使之与正方形像素矩阵对应,并构造出基本图元,实现了用一个映射构造出多个平面排列图案的算法.实验结果表明,采用文中算法可以生成大量具有P1对称的平面等距排列的混沌吸引子和充满Julia集图案.

非解析复映射构造IFS的参数研究

为了采用非解析复映射构造分形或奇怪吸引子,研究了复映射f(z)=e^(iπ/2)z^n+c的广义M集的1周期参数对构造非线性IFS的影响.在该复映射的M集1周期区域随机选取参数;根据M集的对称性,用与所选参数在M集中对称位置的参数构成迭代函数系;在动力平面上构造出迭代函数系中的所有迭代函数的充满Julia集以及它们的公共吸引域;将随机选出参数所构造出的迭代函数的吸引不动点作为初始迭代点,通过在迭代函数系中连续随机选取一个迭代函数,跟踪这个吸引不动点在动力平面上的公共吸引域内的迭代轨道.通过实验,找到了可以生成分形的非线性IFS的参数选取方法.结果表明:当n取不同值时,非解析复映射族f(z)=e^(iπ/2)z^n+c的广义M集的1周期参数可以用于构造非线性IFS,这种IFS可以大量生成分形山以及具有Z_(n+1)和D_(n+1)对称特性的新分形.

拟多项式的迭代

讨论了更广泛的拟多项式映射,研究了拟多项式的迭代,证明了关于逃逸集,充满Julia集和Julia集的几个定理．推广了多项式动力系统的相关结果．

由2次单参复解析多项式构造非线性迭代函数系

为了构造新形式的分形,提出利用单参复解析2次多项式映射构造非线性迭代函数系.首先构造出2次多项式复映射在参数平面上的1周期参数集合;然后在该集合上随机挑选2个以上的参数,由这些参数建立一组迭代映射,用这组迭代映射构造出一个由单参的2次复解析压缩映射构造的非线性压缩IFS迭代函数系;最后对迭代函数系中的一个迭代映射在平面上的压缩不动点连续迭代,构造出相应的奇怪吸引子或分形.实验结果表明,该方法可以用于大量构造平面上的奇怪吸引子或分形,图形结构新颖.

构造变基本域的P1平面对称动力系统

目的分析标准的平面结晶体群映射的特点,构造变周期窗口的可视化平面动力系统.方法将P1对称平面动力系统迭代公式中三角函数的线性角度变量x与y用非线性量x3+c1与y3+c2替换.运用蒙特卡罗搜索法选定参数向量,并通过李雅普诺夫指数确定动力系统的动力学特性.结果构造出了随参数变化而改变基本域尺度的P1平面对称动力系统.关于选定参数下的动力系统,动力平面上各周期窗口尺度是变化的,平面上的点向基本域投影为非线性的.结论提出了一个构造正方形格子平面排列的P1对称动力系统的方法,可以用于大量构造正方形平面排列的混沌吸引子和充满Julia集图案.

多参非解析4旋转对称映射的动力系统图形化研究

为了对多参非解析对称复映射进行动力系统图形化研究,本文研究了含有5个实参非解析4旋转对称复映射■的广义M集的构造以及其非线性迭代函数系的构造等问题.固定5参数空间中的3个参数α,β与γ的取值,构造参数λ与ω组成的参数断面C;用无约束最优化求解方法中的"步长加速法",求解使参数断面C的参数c=(λ,ω)下的迭代映射f_c(z)的Jacobin矩阵为0的局部极值点;计算每个局部极值点的Lyapunov(L)指数,考察局部极值点的轨道特性,将参数断面C划分成逃逸、混沌、吸引和混合参数区域,构造出参数断面C上的广义M集.实现了采用不同参数区域的参数构造动力平面上的混沌吸引子和充满Julia集;在吸引参数区域,根据参数点c下1个迭代映射具有多条吸引周期轨道特性,提出构造非线性迭代函数系方法,生成相应分形.结果表明:采用本文提出的构造广义M集的方法,可以有效进行多参非解析对称映射的动力系统图形化研究,可以大量构造迭代映射族在动力平面上的混沌吸引子、充满Julia集和NIFS的分形.

计算球面对称动力系统Lyapunov指数

通过跟踪球面上相距很近的两个点的球面轨道并计算球面点之间的球内弦长,提出计算球面动力系统轨道的平均Lyapunov指数的计算公式.采用该方法,实现了随机搜索参数并自动计算相应动力系统的Lyapunov指数.当Lyapunov指数大于0时,可得到一个构造球面混沌吸引子的动力系统;当Lyapunov指数小于0时,可得到一个构造球面充满Julia集的动力系统.文中提出的方法可用于随机搜索参数进而生成球面上的对称混沌吸引子和充满Julia集图形.

单参多极值点复解析多项式映射迭代函数系

本文研究具有多极值点的单参复解析映射族f(z)=z^n+cz构造非线性迭代函数系及其分形.首先分析复解析映射族f(z)=z^n+cz在动力平面上的数学特性、M集及充满Julia集的几何特点;进而研究该复映射族在其M集的2个1周期参数区域上选取参数构造的迭代映射在动力平面上的动力学特性;在参数模值大于1的1周期参数区域中挑选N(N≥2)个参数,构造动力平面上的迭代映射(f(z)=z^n+ciz,i=1,2,…,N);在N个迭代映射的公共吸引域内构造非线性迭代函数系;根据该复映射族在动力平面上有n-1个对称分布的1周期吸引不动点的数学特性,提出了将迭代点z随机旋转(2πj/(n-1),j={0,1,…,n-2})角度后再随机挑选迭代函数系中迭代映射的双随机迭代算法.结果表明:关于复映射族(f(z)=z^n+cz,n=3,4,5,…),在M集的参数|c|>1的1周期参数区域挑选N个参数可以构造出有效的非线性迭代函数系;采用本文提出的双随机迭代算法可以在动力平面上大量生成n-1旋转对称分形.