Un rayo externo es una curva que va desde el infinito hacia un conjunto de Julia o Mandelbrot . [ 1 ] Aunque esta curva rara vez es una semirrecta (rayo), se le llama rayo porque es una imagen de un rayo.
Los rayos externos se utilizan en el análisis complejo , particularmente en la dinámica compleja y la teoría de funciones geométricas .
Historia
Los rayos externos fueron introducidos en el estudio del conjunto de Mandelbrot realizado por Douady y Hubbard .
Tipos
Criterios de clasificación:
- Plano: parámetro o dinámico
- Mapa
- Bifurcación de rayos dinámicos
- Extensión
- Aterrizaje [ 2 ]
Avión
Los rayos externos de conjuntos de Julia (conectados) en el plano dinámico a menudo se denominan rayos dinámicos .
Los rayos externos del conjunto de Mandelbrot (y lugares de conectividad unidimensionales similares ) en el plano de parámetros se denominan rayos de parámetros .
Bifurcación
Los rayos dinámicos pueden ser:
Cuando el conjunto de Julia lleno es conexo, no hay rayos externos que se ramifiquen. Cuando el conjunto de Julia no es conexo, entonces algunos rayos externos se ramifican. [ 5 ]
Extensión
Branner y Hubbard introdujeron los rayos de estiramiento: [ 6 ] [ 7 ] "La noción de rayos de estiramiento es una generalización de la de rayos externos para el conjunto de Mandelbrot a polinomios de grado superior." [ 8 ]
Aterrizaje
Cada rayo de parámetro racional del conjunto de Mandelbrot aterriza en un único parámetro. [ 9 ] [ 10 ]
Mapas
Polinomios
Plano dinámico = plano z
Los rayos externos están asociados a un subconjunto compacto , completo y conectado.del plano complejo como :
- las imágenes de rayos radiales bajo el mapa de Riemann del complemento de
- las líneas de gradiente de la función de Green de
- líneas de campo del potencial de Douady-Hubbard [ 11 ]
- una curva integral del campo vectorial gradiente de la función de Green en la vecindad del infinito [ 12 ]
Los rayos externos junto con las líneas equipotenciales del potencial de Douady-Hubbard (conjuntos de nivel) forman un nuevo sistema de coordenadas polares para el exterior ( complemento ) de.
En otras palabras, los rayos externos definen una foliación vertical que es ortogonal a la foliación horizontal definida por los conjuntos de nivel del potencial. [ 13 ]
Uniformización
DejarSea el isomorfismo conforme del complemento (exterior) del disco unitario cerrado. al complemento del conjunto Julia completo.
dóndedenota el plano complejo extendido .denotamos el mapa de Boettcher . [ 14 ]es un mapa uniformizador de la cuenca de atracción del infinito, porque conjugaen el complemento del conjunto Julia completoaen el complemento del disco de la unidad:
y
Un valorse denomina coordenada de Boettcher para un punto.
Definición formal de rayo dinámico

El rayo externo de ángulo señalado comoes:
- la imagen debajode líneas rectas
- conjunto de puntos del exterior del conjunto de Julia relleno con el mismo ángulo externo
Propiedades
El rayo externo para un ángulo periódicoSatisface:
y su punto de aterrizaje [ 15 ]Satisface:
Plano de parámetros = plano c
"Los rayos paramétricos son simplemente las curvas que discurren perpendiculares a las curvas equipotenciales del conjunto M." [ 16 ]
Uniformización


Dejarsea el mapeo del complemento (exterior) del disco de unidad cerrada al complemento del conjunto de Mandelbrot. [ 17 ]
y mapa de Boettcher (función), que es un mapa uniformizador [ 18 ] del complemento del conjunto de Mandelbrot, porque conjuga el complemento del conjunto de Mandelbroty el complemento (exterior) del disco de la unidad cerrada
se puede normalizar de manera que :
dónde :
- denota el plano complejo extendido
Función de Jungreises la inversa de uniformizar el mapa :
En el caso de un polinomio cuadrático complejo, se puede calcular este mapa utilizando la serie de Laurent alrededor del infinito [ 20 ] [ 21 ].
dónde
Definición formal de rayo de parámetro
El rayo externo de ánguloes:
- la imagen debajode líneas rectas
- conjunto de puntos del exterior del conjunto de Mandelbrot con el mismo ángulo externo [ 22 ]
Definición del mapa de Boettcher
Douady y Hubbard definen:
por lo tanto ángulo externo del puntodel plano de parámetros es igual al ángulo externo del puntodel plano dinámico
Ángulo externo
recolectando trozos hacia afuera
Descomposición binaria del plano circular desplegado
Descomposición binaria del plano dinámico para f(z) = z^2
El ángulo θ se denomina ángulo externo ( argumento ). [ 23 ]
El valor principal de los ángulos externos se mide en vueltas módulo 1.
Comparar diferentes tipos de ángulos :
- externo (punto exterior del conjunto)
- interno (punto del interior del componente)
- simple ( argumento de número complejo )
Cálculo del argumento externo
Mapas trascendentales
Para las aplicaciones trascendentales (por ejemplo, exponenciales ), el infinito no es un punto fijo, sino una singularidad esencial , y no existe un isomorfismo de Boettcher . [ 28 ] [ 29 ]
Aquí, el rayo dinámico se define como una curva :
- conectar un punto en un conjunto que escapa e infinito
- acostado en un conjunto de escape
Imágenes
Rayos dinámicos
- sin ramificar
Julia se prepara paracon 2 rayos externos aterrizando en el punto fijo repelente alfa
Julia estableció y 3 rayos externos aterrizaron en un punto fijo.
Rayos externos dinámicos que inciden en un ciclo de período repulsivo 3 y 3 rayos internos que inciden en un punto fijo.
Julia se colocó con rayos externos aterrizando en una órbita de período 3.- Rayos que aterrizan en un punto fijo parabólico para periodos 2-40
- ramificado
Rayo dinámico ramificado
Rayos de parámetros
Conjunto de Mandelbrot para polinomios cuadráticos complejos con rayos de parámetros de puntos raíz
Rayos externos para ángulos de la forma : n / ( 2 1 - 1) (0/1; 1/1) que aterrizan en el punto c= 1/4, que es la cúspide de la cardioide principal (componente de período 1).
Rayos externos para ángulos de la forma : n / ( 2 2 - 1) (1/3, 2/3) que inciden en el punto c = - 3/4, que es el punto raíz del componente de periodo 2.
Rayos externos para ángulos de la forma : n / ( 2 3 - 1) (1/7,2/7) (3/7,4/7) aterrizando en el punto c= -1.75 = -7/4 (5/7,6/7) aterrizando en los puntos raíz de componentes de período 3.
Rayos externos para ángulos de forma : n / ( 2 4 - 1) (1/15,2/15) (3/15, 4/15) (6/15, 9/15) aterrizando en el punto raíz c= -5/4 (7/15, 8/15) (11/15,12/15) (13/15, 14/15) aterrizando en los puntos raíz de componentes de período 4.
Rayos externos para ángulos de forma : n / ( 2 5 - 1) que inciden en los puntos raíz de componentes de periodo 5
Rayo interno de la cardioide principal de ángulo 1/3: comienza en el centro de la cardioide principal c=0, termina en el punto raíz del componente de periodo 3, que es el punto de llegada de los rayos paramétricos (externos) de ángulos 1/7 y 2/7.
Rayo interno para el ángulo 1/3 de la cardioide principal formada por el mapeo conforme del círculo unitario.
Mini conjunto de Mandelbrot con período 134 y 2 rayos externos


Estelas cerca de la isla del período 3
Estelas a lo largo de la antena principal
Espacio de parámetros de la familia exponencial compleja f(z)=exp(z)+c . Ocho rayos de parámetros que aterrizan en este parámetro están dibujados en negro.

Programas que pueden dibujar rayos externos
- Mandel - programa de Wolf Jung escrito en C++ usando Qt con código fuente disponible bajo la Licencia Pública General GNU
- Applets de Java creados por Evgeny Demidov (el código de la función mndlbrot::turn de Wolf Jung ha sido adaptado a Java) con código fuente gratuito.
- ezfract, de Michael Sargent , utiliza el código de Wolf Jung.
- OTIS de Tomoki KAWAHIRA - Applet Java sin código fuente
- Programa Spider XView de Yuval Fisher
- YABMP del Prof. Eugene Zaustinsky. Archivado el 15/06/2006 en la Wayback Machine para MS-DOS sin código fuente .
- DH_Drawer Archivado el 21/10/2008 en Wayback Machine por Arnaud Chéritat , escrito para Windows 95 sin código fuente .
- Programas en C de Linas Vepstas para consola Linux con código fuente
- Programa Julia de Curtis T. McMullen escrito en C y comandos de Linux para la consola C shell con código fuente
- Programa mjwinq de Matjaz Erat escrito en Delphi/Windows sin código fuente (para los rayos externos utiliza los métodos de quad.c en julia.tar de Curtis T McMullen).
- RatioField de Gert Buschmann , para Windows con código fuente Pascal para Dev-Pascal 1.9.2 (con compilador Free Pascal ).
- Programa de Mandelbrot de Milan Va, escrito en Delphi con código fuente.
- Power MANDELZOOM de Robert Munafo
- gorguera de Claude Heiland-Allen
Véase también
Referencias
- ↑ J. Kiwi : Rayos racionales y retratos críticos de polinomios complejos. Tesis doctoral, SUNY en Stony Brook (1997); Preimpresión IMS n.º 1997/15. Archivada el 5 de noviembre de 2004 en Wayback Machine.
- ↑ Inou, Hiroyuki; Mukherjee, Sabyasachi (2016). "Rayos de parámetros de no aterrizaje de los multicorns". Invenciones Mathematicae . 204 (3): 869–893 . arXiv : 1406.3428 . Código Bib : 2016InMat.204..869I . doi : 10.1007/s00222-015-0627-3 . S2CID 253746781 .
- ↑ Atela, Pau (1992). "Bifurcaciones de rayos dinámicos en polinomios complejos de grado dos". Teoría ergódica y sistemas dinámicos . 12 (3): 401– 423. doi : 10.1017/S0143385700006854 . S2CID 123478692 .
- ↑ Petersen, Carsten L.; Zakeri, Saeed (2020). "Puntos periódicos y rayos suaves". Geometría conforme y dinámica de la Sociedad Matemática Americana . 25 (8): 170– 178. arXiv : 2009.02788 . doi : 10.1090/ecgd/364 .
- ↑ Dinámica holomorfa: Sobre la acumulación de rayos de estiramiento, por Pia BN Willumsen, véase la página 12.
- ↑ La iteración de polinomios cúbicos Parte I : La topología global del parámetro por BODIL BRANNER y JOHN H. HUBBARD
- ↑ Rayos de estiramiento para polinomios cúbicos por Pascale Roesch
- ↑ Komori, Yohei; Nakane, Shizuo (2004). "Propiedad de aterrizaje de rayos de estiramiento para polinomios cúbicos reales" (PDF) . Geometría y dinámica conformes . 8 (4): 87– 114. Bibcode : 2004CGDAM...8...87K . doi : 10.1090/s1088-4173-04-00102-x .
- ^ A. Douady, J. Hubbard: Etude dynamique des polynˆomes complexes. Publicaciones math´ematiques d'Orsay 84-02 (1984) (premi`ere partie) y 85-04 (1985) (deuxi`eme partie).
- ↑ Schleicher, Dierk (1997). "Rayos de parámetros racionales del conjunto de Mandelbrot". arXiv : math/9711213 .
- ↑ Vídeo : La belleza y complejidad del conjunto de Mandelbrot de John Hubbard (ver parte 3)
- ↑ Yunping Jing : Conectividad local del conjunto de Mandelbrot en ciertos puntos infinitamente renormalizables. Dinámica compleja y temas relacionados, nuevos estudios en matemáticas avanzadas, 2004, The International Press, 236-264.
- ↑ CUENCAS POLINÓMICAS DEL INFINITO LAURA DEMARCO Y KEVIN M. PILGRIM
- ↑ Cómo dibujar rayos externos por Wolf Jung
- ↑ Teselación y laminaciones de Lyubich-Minsky asociadas con mapas cuadráticos I: Semiconjugaciones de pinzamiento Tomoki Kawahira
- ↑ Rayos de parámetros de Douady Hubbard por Linas Vepstas
- ↑ John H. Ewing, Glenn Schober, El área del conjunto de Mandelbrot
- ↑ Irwin Jungreis: La uniformización del complemento del conjunto de Mandelbrot. Duke Math. J. Volumen 52, Número 4 (1985), 935-938.
- ^ Adrien Douady, John Hubbard, Etudes dynamique des polynomes complexes I y II, Publ. Matemáticas. Orsay. (1984-85) (Las notas de Orsay)
- ↑ Bielefeld, B.; Fisher, Y.; Vonhaeseler, F. (1993). "Cálculo de la serie de Laurent del mapa Ψ: C − D → C − M" . Advances in Applied Mathematics . 14 : 25–38 . doi : 10.1006/aama.1993.1002 .
- ↑ Weisstein, Eric W. "Conjunto de Mandelbrot". De MathWorld: un recurso web de Wolfram.
- ↑ Un algoritmo para dibujar rayos externos del conjunto de Mandelbrot por Tomoki Kawahira
- ↑ http://www.mrob.com/pub/muency/externalangle.html Ángulo externo en Mu-ENCY (la Enciclopedia del Conjunto de Mandelbrot) por Robert Munafo
- ↑ Cálculo del argumento externo por Wolf Jung
- ↑ A. DOUADY, Algoritmos para calcular ángulos en el conjunto de Mandelbrot (Dinámica caótica y fractales, ed. Barnsley y Demko, Acad. Press, 1986, págs. 155-168).
- ↑ Adrien Douady, John H. Hubbard: Explorando el conjunto de Mandelbrot. Notas de Orsay. página 58
- ↑ Explotando el corazón oscuro del caos, por Chris King, del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Auckland.
- ↑ Dinámica topológica de funciones enteras por Helena Mihaljevic-Brandt
- ↑ Rayos dinámicos de funciones completas y su comportamiento de aterrizaje por Helena Mihaljevic-Brandt
- Lennart Carleson y Theodore W. Gamelin , Dinámica compleja , Springer 1993
- Adrien Douady y John H. Hubbard, Etude dynamique des polynômes complexes , Prépublications mathémathiques d'Orsay 2/4 (1984/1985)
- John W. Milnor, Órbitas periódicas, rayos externos y el conjunto de Mandelbrot: una explicación ; Géométrie complexe et systèmes dynamiques (Orsay, 1995), Astérisque n.° 261 (2000), 277–333. (Publicado originalmente como preimpresión del Stony Brook IMS en 1999, disponible en arXiv:math.DS/9905169 ).
- John Milnor , Dinámica en una variable compleja , Tercera edición, Princeton University Press, 2006, ISBN 0-691-12488-4
- Wolf Jung : Homeomorfismos en los bordes del conjunto de Mandelbrot. Tesis doctoral de 2002.
Enlaces externos
- Potencial de Hubbard Douady, Líneas de Campo por Íñigo Quilez
- Rayos internos entrelazados en conjuntos de Julia de mapas racionales por Robert L. Devaney
- Extensión de rayos externos a través de los conjuntos de Julia de aplicaciones racionales por Robert L. Devaney con Figen Cilingir y Elizabeth D. Russell
- Presentación de John Hubbard, La belleza y la complejidad del conjunto de Mandelbrot, parte 3.1. Archivada el 26 de febrero de 2008 en Wayback Machine.
- Vídeos de ImpoliteFruit
- Milan Va. "Dibujo del conjunto de Mandelbrot" . Consultado el 15 de junio de 2009 .
{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
- Números complejos
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