Хаос-игра (треугольник Серпинского)
**Хаос-игра** — вероятностный способ построения **фракталов** через **итерированные функциональные системы (IFS)**. Фиксируются **три** вершины **равностороннего треугольника**. Начальная точка — внутри (здесь **центроид**). На каждом шаге **равновероятно** выбирается вершина **V_k**, и текущая точка **P** заменяется **серединой** отрезка **PV_k**: **P ← (P + V_k)/2**. Бесконечная итерация даёт **облако точек**, чьё замыкание — **сальфетка Серпинского**: компактный **фрактал** с хаусдорфовой размерностью **log 3 / log 2** в идеальном пределе. **Раскраска** по номеру выбранной вершины показывает разбиение аттрактора на **три самоподобные части**. Симулятор накапливает точки в **растровом буфере** с настраиваемой **силой чернил** и **скоростью**; контур — **порождающий треугольник**. Это стандартный **мост** от **случайного процесса** к **геометрической самоподобности**, рядом с алгебраическим описанием IFS **{f_k(x) = (x + V_k)/2}**.
Для кого: Школьники и студенты начальных курсов, изучающие фракталы, вероятность и итерации; все, кто сравнивает монте-карловский процесс с детерминированной самоподобной геометрией.
Ключевые понятия
- Хаос-игра
- Треугольник Серпинского
- Итерированная функциональная система (IFS)
- Аффинное отображение
- Аттрактор
- Самоподобие
- Фрактальная размерность
- Итерация через середину
Как это работает
**Хаос-игра** на **равностороннем треугольнике**: из текущей точки **P** выбирается **случайная вершина** **V_k**, затем **P** переносится в **середину** отрезка **PV_k**, то есть **P ← (P + V_k)/2**. При **бесконечном** числе шагов распределение точек **сходится** к **фрактальному множеству** — **салфетке Серпинского** (классический **аттрактор** **IFS** с тремя **сжимающими** аффинными отображениями). **Цвет** по **номеру** выбранной **вершины** показывает, как **три** **самоподобные** **части** **склеиваются** в **целый** узор.
Основные формулы
Часто задаваемые вопросы
- Почему случайное правило даёт детерминированную фигуру?
- Случайность лишь выбирает, какое **сжимающее** отображение применить; каждое — строгое сжатие плоскости к вершине. Почти любая бесконечная последовательность выборов **заполняет** единственное инвариантное компактное множество IFS — не «размытое пятно».
- Нужно ли начинать строго внутри треугольника?
- С любой стартовой точки на плоскости после **прогрева** облако визуально входит в сальфетку; далекие старты дают более длинный **хвост**. Старт в **центроиде** убирает заметный начальный след.
- Что даёт отключение цвета по вершине?
- Тот же аттрактор, но без **трёхцветного** разбиения: **монохром** подчёркивает плотность, **RGB** — как склеиваются три **копии** узора.
- То же самое на квадрате с четырьмя вершинами?
- При той же схеме «к случайной вершине на полпути» на квадрате облако обычно **заполняет** область плотнее и не сходится к тонкому фракталу как в треугольном случае — **три** карты с **равносторонней** геометрией здесь особые.
Ещё из «Визуализация математики»
Другие симуляторы в этой категории — или все 30.
Метод наименьших квадратов
Зашумленные линейные данные; подобранные угловой коэффициент и свободный член с остатками.
Свёртка (импульсы)
Два прямоугольных импульса; длина перекрытия при τ = 0.
Эйлер и РК4 (Маятник)
Одно и то же нелинейное уравнение маятника и шаг h; прямое сравнение методов Эйлера и РК4.
Лотка–Вольтерра
N′ = αN−βNP, P′ = δNP−γP; фазовая плоскость RK4; точка равновесия.
Логистический рост
dN/dt = rN(1−N/K); точная S-образная кривая и ёмкость среды K.
Бифуркации логистического отображения
xₙ₊₁ = r xₙ(1−xₙ): сдвиг по r, аттракторы — удвоение периода и хаос (каскад Фейгенбаума).