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Newton Cosh

O método de Newton aplicado a cosh z = 1: infinitas raízes duplas igualmente espaçadas transformam o plano em faixas de convergência que se repetem.

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Fractal de Newton para cosh z = 1, com faixas horizontais que se repetem e bordas deformadas empilhadas ao longo do eixo imaginário
A visão de Newton do FractalPark para cosh z = 1: faixas de convergência que se repetem ao longo do eixo imaginário, separadas por bordas dobradas e filiformes.

Visão geral

O passo usual de busca de raízes de Newton muda de caráter quando f(z) = cosh z − 1. Suas raízes são 2πik para cada inteiro k, e cada uma é uma raiz dupla. Um polinômio dá a uma órbita apenas um número finito de destinos possíveis; essas raízes continuam pelo eixo imaginário em intervalos iguais. O fractal, portanto, se organiza em faixas que sobem e descem, em vez de se assentar em algumas bacias.

A correção (cosh z − 1) / sinh z se simplifica, longe dos zeros, para tanh(z/2). O denominador sinh z zera em todo πik: os múltiplos pares são as raízes e são removíveis no quociente simplificado; os polos genuínos e as singularidades sensíveis são os múltiplos ímpares (2k+1)πi. Perto deles, uma pequena mudança no ponto inicial pode alterar muito o passo.

A periodicidade ao longo do eixo imaginário é visível num relance. As faixas horizontais se repetem umas sobre as outras, uma por cada período das raízes. Nas junções, finos fios verticais registram onde uma bacia entrega uma órbita à seguinte.

A Matemática

Iteração de Newton para cosh

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

A regra de Newton é N(z) = z − f(z) / f′(z). Aqui f(z) = cosh z − 1 e f′(z) = sinh z. Cada passo subtrai a correção (cosh z − 1) / sinh z, que é tanh(z/2) longe dos zeros de sinh z.

A equação cosh z = 1 tem infinitas soluções: z = 2πik para cada inteiro k. Todas são raízes duplas; perto delas, o erro de Newton é aproximadamente reduzido à metade a cada passo: a convergência é linear, não quadrática. O denominador zera em todo πik. Nos múltiplos pares o quociente é removível, pois são raízes; os polos genuínos são os múltiplos ímpares (2k+1)πi.

Experimente z₀ = 0.2i. A correção é tanh(0.1i) = i tan(0.1) ≈ 0.1003i, então z₁ ≈ 0.0997i: o erro fica visivelmente pela metade. Perto de um múltiplo ímpar como πi, a correção pode ficar muito grande. Na implementação, a componente real é limitada para estabilidade numérica, e o passo não muda quando |sinh(z)|² < 1e-10; são proteções, não afirmações sobre o mapa sem proteção.

A função se repete com período 2πi na direção imaginária, e o mapa de Newton também: N(z + 2πi) = N(z) + 2πi. Essa regra repetida cria as faixas horizontais.

Características Visuais

Comece pelas faixas horizontais ao longo do eixo imaginário. Um período de raízes forma uma faixa, e o padrão de convergência retorna na seguinte. As bordas dobram e se curvam, puxando filamentos verticais finos como fios esticados.

Em cada faixa, a geometria das bacias lembra a das vizinhas, com pequenas distorções. As zonas quentes e frias vêm da cor; as quebras nítidas se concentram perto dos múltiplos ímpares de πi, onde a correção de Newton tem polos genuínos.

Remix e Exemplos

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Perguntas Frequentes

Que equação está sendo resolvida?

Ela busca as soluções complexas de cosh(z) = 1: z = 2πik para cada inteiro k. Essas raízes duplas igualmente espaçadas alinham-se no eixo imaginário, e sua repetição cria as faixas horizontais.

Por que algumas regiões são extremamente sensíveis?

A correção divide por sinh(z), que zera em z = πik para k inteiro. Os múltiplos pares são raízes e são removíveis no quociente simplificado; os polos genuínos são os múltiplos ímpares (2k+1)πi. Perto de um múltiplo ímpar, a correção pode ficar enorme, levando uma órbita através de várias fronteiras de bacias e revelando filamentos verticais finos.

Registro da fórmula

newtonCosh

Esta implementação canônica do FractalPark está publicada e pode ser executada.

Prévia determinística de newtonCosh

Código-fonte canônico

Linguagem
frm-like/1
Biblioteca padrão
1
Modo do perfil
parameter-plane
Centro do perfil
0, 0
Zoom do perfil
0.25
Iterações do perfil
96
Evidência do perfil
mechanical

Parâmetros

Nenhum parâmetro declarado

Código-fonte canônico

Esta revisão canônica verificada é somente leitura. Remix cria uma bifurcação editável separada.

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Fonte e implementação

ID da fórmula
a89891b1-8ccb-5d58-9fbb-05944b85ce3c
Nome canônico
newtonCosh
Nome original
newtonCosh
Fonte histórica
FractalPark
Implementação atual
Propriedade do projeto

Esta é uma implementação própria do projeto FractalPark. O arquivo vinculado é a Definition canônica fixada.

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