FractalPark
뉴턴어려움

Newton Cosh

cosh z = 1에 적용한 뉴턴 방법: 무한히 많은 등간격의 중근이 평면을 반복되는 수렴 띠로 만든다.

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cosh z = 1에 대한 뉴턴 프랙탈로, 허수축을 따라 반복되는 수평 띠와 휘어진 경계가 쌓여 있다
FractalPark의 cosh z = 1 뉴턴 뷰: 허수축을 따라 반복되는 수렴 띠가 접힌 실 모양 경계로 나뉜다.

개요

f(z) = cosh z − 1일 때 뉴턴의 일반적인 근 찾기 단계는 성격이 달라진다. 그 근은 모든 정수 k에 대해 2πik이고 각각 중근이다. 다항식에서는 궤도가 도달할 수 있는 목적지가 유한하지만, 이 근들은 허수축을 따라 같은 간격으로 끝없이 이어진다. 따라서 프랙탈은 몇 개의 분지에 머무르지 않고 위아래로 이어지는 띠를 이룬다.

영점에서 벗어나면 보정량 (cosh z − 1) / sinh z는 tanh(z/2)로 간단해진다. 분모 sinh z는 모든 πik에서 0이 된다. 짝수배는 근이므로 간단해진 몫에서 제거 가능하지만, 진짜 극점과 민감한 특이점은 홀수배 (2k+1)πi이다. 이 홀수배 근처에서는 시작점의 작은 변화가 단계를 크게 바꿀 수 있다.

허수축을 따른 주기성은 수학 배경 없이도 한눈에 볼 수 있다. 수평 띠는 근의 각 주기마다 위아래로 반복된다. 띠가 만나는 곳에서는 한 분지가 궤도를 다음 분지로 넘기는 위치를 가는 수직 실이 기록한다.

수학

cosh의 뉴턴 반복

z(n+1) = z(n) - (cosh(z(n)) - 1) / sinh(z(n))

뉴턴 규칙은 N(z) = z − f(z) / f′(z)이다. 여기서 f(z) = cosh z − 1, f′(z) = sinh z이며, 보정량 (cosh z − 1) / sinh z를 뺀다. 이는 sinh z의 영점 밖에서 tanh(z/2)이다.

cosh z = 1의 해는 모든 정수 k에 대해 z = 2πik이고 모두 중근이다. 따라서 근 근처의 오차는 매 단계 약 절반이 된다. 수렴은 이차가 아니라 선형이다. 분모는 모든 πik에서 0이지만 짝수배에서는 제거 가능하고, 진짜 극점은 홀수배 (2k+1)πi이다.

z₀ = 0.2i이면 보정량은 tanh(0.1i) = i tan(0.1) ≈ 0.1003i이므로 z₁ ≈ 0.0997i이다. 오차가 약 절반이 된다. πi 같은 홀수배 근처에서는 보정량이 매우 커질 수 있다. 구현은 수치 안정성을 위해 실수 성분을 제한하고 |sinh(z)|² < 1e-10이면 단계를 그대로 둔다. 이는 수치 보호 장치일 뿐, 보호되지 않은 사상에 대한 수학적 주장이 아니다.

함수와 뉴턴 사상은 허수 방향에서 2πi 주기로 반복된다: N(z + 2πi) = N(z) + 2πi.

시각적 특징

허수축을 따라 수평 띠가 겹친다. 한 주기의 근이 한 띠를 만들고 다음 띠에서 수렴 무늬가 반복된다. 경계는 굽고 접히며 가는 수직 실을 만든다.

각 띠의 분지 기하는 이웃과 닮아 있다. 뚜렷한 끊김은 뉴턴 보정에 진짜 극점이 있는 πi의 홀수배 근처에 모인다.

리믹스와 예제

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자주 묻는 질문

어떤 방정식을 푸는가?

cosh(z) = 1의 복소해, 즉 모든 정수 k에 대한 z = 2πik를 찾는다. 이 등간격의 중근이 허수축에 놓여 수평 띠를 만든다.

일부 영역이 매우 민감한 이유는 무엇인가?

보정량은 sinh(z)로 나누며 이는 z = πik에서 0이다. 짝수배는 근이고 간단해진 몫에서 제거 가능하지만, 진짜 극점은 홀수배 (2k+1)πi이다. 홀수배 근처에서는 보정량이 커져 궤도가 여러 분지 경계를 건너고 가는 수직 무늬가 나타날 수 있다.

수식 레코드

newtonCosh

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newtonCosh의 결정적 미리보기

표준 소스

언어
frm-like/1
표준 라이브러리
1
프로필 모드
parameter-plane
프로필 중심
0, 0
프로필 확대
0.25
프로필 반복 횟수
96
프로필 근거
mechanical

매개변수

선언된 매개변수 없음

표준 소스

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출처 및 현재 구현

수식 ID
a89891b1-8ccb-5d58-9fbb-05944b85ce3c
표준 이름
newtonCosh
원래 이름
newtonCosh
역사적 출처
FractalPark
현재 구현
프로젝트 소유

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