Lacurile Wada

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Obiect care reprezintă lacurile Wada
Reprezentarea lacurilor Wada

În matematică , lacurile Wada (和田 の 湖Wada no mizuumi ? ) Sunt un exemplu de fractală constând din trei seturi deschise disjuncte conectate ale planului cu proprietatea contraintuitivă de a avea aceeași graniță .

Se spune că trei sau mai multe seturi cu aceeași frontieră au proprietatea Wada; printre altele de exemplu „Bazinele Wada” în sisteme dinamice

Lacurile Wada au fost introduse de Kunizō Yoneyama (1917), care a atribuit descoperirea profesorului său Takeo Wada .

Construcția lacurilor Wada

Primele cinci pase ale lacurilor Wada

Lacurile Wada se formează pornind de la un pătrat unitar de uscat (homeomorf până la câmpie), apoi excavând 3 lacuri conform următoarei reguli:

  • În ziua n = 1, 2, 3, ... lacul n mod 3 (= 0, 1, 2) este extins astfel încât să treacă la o distanță de 1 / n de tot pământul uscat rămas. Acest lucru trebuie făcut astfel încât terenul uscat rămas să aibă interiorul conectat și să fie deschis fiecare lac.

După un număr infinit de zile, cele trei lacuri sunt încă disjuncte și deschise, iar pământul uscat rămas formează granița fiecăruia dintre cele 3 lacuri.

De exemplu, primele cinci zile ar putea include (a se vedea figura din dreapta):

  1. Săpați un lac albastru lat de 1/3, care este √2 / 3 din tot uscatul.
  2. Săpați un lac roșu lat de 1/3 2, care este √2 / 3 2 din tot uscatul.
  3. Săpați un lac verde de 1/3 3, care este √2 / 3 3 din tot uscatul.
  4. Extindeți lacul albastru printr-un canal lat de 1/3 4 , care este √2 / 3 4 de pe tot pământul uscat. (Rețineți canalul mic care unește lacul albastru subțire cu cel gros, lângă centrul imaginii.)
  5. Extindeți lacul roșu printr-un canal lat de 1/3 5 , care este √2 / 3 5 de pe tot pământul uscat. (Rețineți canalul mic care unește lacul roșu subțire cu cel gros, lângă stânga sus a imaginii.)

O variație a acestei construcții poate produce un număr infinit de lacuri conectate, toate cu aceeași limită: în loc să extindă lacurile în ordinea 1, 2, 0, 1, 2, 0, 1, 2, 0, ... ., extindeți-le în ordinea 0, 0, 1, 0, 1, 2, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 4, ... și așa mai departe.

Bazinele Wada

Bazine de atracție Wada pentru z 3 - 1 = 0; toate cele trei bazine deschise și neconectate au aceeași graniță

Bazinele Wada sunt bazine particulare de atracție studiate în matematica sistemelor neliniare. Un bazin dotat cu proprietatea pe care fiecare vecinătate a oricărui punct de la limita sa intersectează cel puțin trei bazine se numește bazin Wada sau se spune că deține proprietatea Wada . Spre deosebire de lacurile Wada, bazinele Wada sunt adesea disjuncte.

Un exemplu al bazinelor Wada este oferit de metoda Newton - Raphson aplicată unui polinom cubic cu rădăcini distincte, cum ar fi z 3 - 1; așa cum se arată în figură.

Un sistem fizic care prezintă bazinele Wada este modelul de reflexii între trei sfere în contact - vezi împrăștierea haotică .

Bibliografie

linkuri externe