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今週のフラクタル77 ((-|x-y|(x+y)+a,2xy+b))

どうも、108Hassiumです。

今回は$${(-|x-y|(x+y)+a,2xy+b)}$$に関するフラクタル図形をお届けします。

(-|x-y|(x+y)+a,2xy+b)

☝(-|x-y|(x+y)+a,2xy+b)のマンデルブロ集合

以前「続・バーニングシップフラクタルと仲間たち」で紹介したマンデルブロ集合です。

なんとなく北海道に似ている気がします。

☝(-|x-y|(x+y)+0.24,2xy+0.63)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)-0.84,2xy-0.2)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)-0.77,2xy-0.46)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)+0.3,2xy+0.49)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)-0.25,2xy-0.51)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)+0.4,2xy+0.38)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)+0.7,2xy-0.07)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)+0.24,2xy+0.51)のジュリア集合

ジュリア集合は斜めの線対称軸を1本だけ持つようです。

バーニングシップ系で対称軸が1本しかない関数といえば$${(x^2-y^2+a,-2|x|y+b)}$$などがありますが、ジュリア集合の形状もモノによっては似ているような気がします。

※☟$${(x^2-y^2+a,-2|x|y+b)}$$の記事

☝(-|x-y|(x+y)-0.51,2xy+0.51)のジュリア集合(101周期)
☝(-|x-y|(x+y)-0.59,2xy-0.07)のジュリア集合(104周期)
☝(-|x-y|(x+y)-1.14,2xy+0.16)のジュリア集合(140周期)
☝(-|x-y|(x+y)+0.66,2xy-0.06)のジュリア集合(296周期)
☝(-|x-y|☝(-|x-y|(x+y)-0.43,2xy-0.94)のジュリア集合(x+y)-0.43,2xy-0.94)のジュリア集合(446周期)

いつものです。

☝(-|x-y|(x+y)+0.33,2xy+0.41)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)-1.02,2xy-0.27)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)-0.93,2xy-0.26)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)-0.58,2xy-1.11)のジュリア集合
☝(-|x-y|(x+y)-0.65,2xy-0.65)のジュリア集合

黒領域のあるジュリア集合です。

分割

$${(-|x-y|(x+y)+a,2xy+b)}$$のマンデルブロ集合をよく見てみると、右上のあたりの形状は$${\text{con}(z)^2+c}$$のマンデルブロ集合(の左右反転)に、左下のあたりは$${z^2+c}$$に似ているように見えます。

☝(-|x-y|(x+y)+a,2xy+b)のマンデルブロ集合(再掲)
☝con(z)^2+cのマンデルブロ集合(左右反転)と、z^2+cのマンデルブロ集合

実は$${(-|x-y|(x+y)+a,2xy+b)}$$という関数は、複素関数として見ると「$${x< y}$$のときは$${z^2+c}$$、それ以外は$${-\text{con}(z)^2+c}$$」という関数になっています。

☝(-|x-y|(x+y),2xy)のグラフ

※私が使用している描画プログラムでは、y軸は「下が+」になっています。

☝-con(z)^2とz^2のグラフ
☝(-|x-y|(x+y)+a,2xy+b)のマンデルブロ集合
(赤が(-|x-y|(x+y)+a,2xy+b)=z^2+c、マゼンタが(-|x-y|(x+y)+a,2xy+b)=-con(z)^2+cの領域)

この性質がマンデルブロ集合の見た目と関係があるのかというのは結構難しい話っぽいのですが、それはそうとこの話は今まで紹介してきたバーニングシップ系の関数ほぼ全部に関係があります。

バーニングシップフラクタルと仲間たち」で紹介した関数は、実は$${(-|x-y|(x+y)+a,2xy+b)}$$と同じように「$${\pm z^2+c}$$と$${\pm\text{con}(z)^2+c}$$を切って繋ぎ合わせた関数」になっています。

という訳で、どの関数がどんな関数の組み合わせかなのかがわかる図を作ってみました。

☝色見本(z^2+c,con(z)^2+c,-z^2+c,-con(z)^2+cのマンデルブロ集合)
☝(x^2-y^2+a,2|xy|+b)のマンデルブロ集合(burning ship)
☝(x^2-y^2+a,-2|x|y+b)のマンデルブロ集合(perpendicular mandelbrot)
☝(x^2-y^2+a,2x|y|+b)のマンデルブロ集合(perpendicular burning ship)
☝(|x^2-y^2|+a,2|xy|+b)のマンデルブロ集合(buffalo)
☝(|x^2-y^2|+a,2x|y|+b)のマンデルブロ集合(perpendicular buffalo)
☝(x^2-y^2+a,2|x|y+b)のマンデルブロ集合(heart mandelbrot)
☝(|x^2-y^2|+a,2xy+b)のマンデルブロ集合(celtic mandelbrot)
☝(|x^2-y^2|+a,-2xy+b)のマンデルブロ集合(celtic mandelbar)
☝(|x^2-y^2|+a,2|x|y+b)のマンデルブロ集合(celtic heart)
☝(|x^2-y^2|+a,-2|x|y+b)のマンデルブロ集合(perpendicular celtic)