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ATTRACTEUR D’UNE FAMILLE DE CONTRACTIONS
| Notion introduite par Hutchinson en 1981.
Autre nom : attracteur d'un système de fonctions itérées. En anglais : attractor of an IFS (iterated functions system). Article sur le sujet. |
Soit ,
une famille de contractions (c'est-à
dire vérifiant
) d'un espace métrique complet E.
Il existe alors un unique compact non vide A de
E
tel que ,
appelé attracteur (ou ensemble limite) de la famille
: c’est le point fixe attractif de la fonction f définie
sur les compacts non vides de
E par
.
Partant d'un compact quelconque
K0
, la récurrence
fournit une suite de compacts qui converge au sens de la métrique
de Hausdorff vers A.
Si les fi
sont des similitudes de rapport ,
le nombre d défini par
(qui vaut
lorsque les similitudes sont toutes de rapports
)
est appelé la dimension de similitude interne de A.
Ce nombre est supérieur ou égal à
la dimension fractale de A et lui est égal si les
fi(A)
se coupent 2 à 2 sur leur frontière.
Exemples :
| Nom de l'attracteur | famille des contractions | dimension de similitude interne de KF | Code maple |
| segment [AB] | 2 homothéties de rapport 1/2 de centres A et B | 1 | |
| ensemble de Cantor d’extrémités A et B | 2 homothéties de rapport 1/3 de centres A et B | cantor:=proc(A,B,n)
if n=0 then [A,B] else cantor(A, (2*A+B)/3, n-1), cantor((A+2*B)/3, B, n-1) fi end: plot([cantor([0,0],[1,0],4)],axes=none,color=red); |
|
| escalier du diable | 3 contractions affines | 1 | escalier:=proc(a,b,c,d,n)
if n=0 then [a,b],[c,d] else escalier(a, b, (2*a+c)/3, (b+d)/2, n-1), escalier((2*a+c)/3, (b+d)/2, (a+2*c)/3, (b+d)/2, n-1), escalier((a+2*c)/3, (b+d)/2, c, d, n-1) fi end: plot([escalier(0,0,1,1,3)]); |
| courbe du blanc-manger | 2 composées des homothéties de rapport 1/2 de centre A et B avec des transvections | 1 ? | |
| courbe de Koch | 4 similitudes de rapport 1/3 | koch:=proc(A,B,n)
if n=0 then A else koch(A, (2*A+B)/3, n-1), koch((2*A+B)/3, (A+B)/2+I*(B-A)/sqrt(3)/2 ,n-1), koch((A+B)/2+I*(B-A)/sqrt(3)/2, (A+2*B)/3, n-1), koch((A+2*B)/3, B, n-1) fi end: complexplot([koch(0,1,4),1],axes=none,color=red,scaling=constrained); |
|
| ensemble unité | 2 similitudes directes de même rapport |
||
|
courbe du C |
2 similitudes directes de rapport |
2 ? | c:=proc(A,B,n)
if n=0 then A else c(A, (A+B)/2+I*(B-A)/2, n-1), c((A+B)/2+I*(B-A)/2, B, n-1) fi end: complexplot([c(0,1,8),1],axes=none,color=red,scaling=constrained); |
| courbe du dragon | 2 similitudes directes de rapport |
2 | dragon:=proc(A,B,n)
if n=0 then [A,B] else C:=(A+B)/2+I*(B-A)/2: dragon(A,C, n-1), dragon(B,C, n-1) fi end: plot(map(X ->map(z->[Re(z),Im(z)],X),[dragon(0,1,8)]),axes=none,scaling=constrained); |
| courbe du terdragon | 2 similitudes directes de rapport |
m:=2*sqrt(3):
cterdragon:=proc(A,B,n) if n=0 then [A,B] else C:=(A+B)/2+I*(B-A)/m: cterdragon(A,C,n-1), cterdragon(B,C,n-1) fi end: plot(map(X ->map(z->[Re(z),Im(z)],X),[cterdragon(0,1,8)]),axes=none,scaling=constrained); |
|
| terdragon et terpapillon | 3 similitudes, directes pour le terdragon, indirectes
pour le terpapillon, de rapport |
2 | m:=2*sqrt(3):
terpapillon:=proc(A,B,n,e) if n=0 then [A,B] else C,D:=(A+B)/2+e*I*(B-A)/m,(A+B)/2-e*I*(B-A)/m: terpapillon(A,C,n-1,-e), terpapillon(C,D,n-1,-e), terpapillon(D,B,n-1,-e) fi end: plot(map(X ->map(z->[Re(z),Im(z)],X),[terpapillon(0,1,7,1)]),axes=none,color=red,scaling=constrained); |
| courbe du dragon d'or | 2 similitudes de rapports r et r²
avec |
nombre d'or | f:=(1+sqrt(5.))/2:r:=1/f^(1/f):c:=(1+r^2-r^4)/2/r:
dragonor:=proc(A,B,n) if n=0 then [A,B] else C:=A+(B-A)*(c*r+sqrt(1-c^2)*r*I): dragonor(A,C, n-1), dragonor(B,C, n-1) fi end: plot(map(X ->map(z ->[Re(z),Im(z)],X),[dragonor(0,1,15)]),axes=none,color=red,scaling=constrained); |
| triangle rectangle isocèle vu comme courbe de Polya (2) | 2 similitudes indirectes de rapport |
2 | polya:=proc(A,B,n,e)
if n=0 then [A,B] else C:=(A+B)/2+e*I*(B-A)/2: polya(C,A, n-1,-e), polya(C,B,n-1,-e)fi end: plot(map(X ->map(z ->[Re(z),Im(z)],X),[polya(0,1,8,1)]),axes=none,scaling=constrained); |
| carré plein ABCD | 4 homothéties de rapport 1/2 de centres A, B, C, D | 2 | |
| carré plein vu comme courbe de Hilbert | 2 similitudes indirectes de rapport
1/2,
2 homothéties de rapport 1/2 |
2 | hilbert:=proc(A,B,n,e)
if n=0 then (3*A+B)/4+e*I*(B-A)/4,(3*A+B)/4+3*e*I*(B-A)/4,(A+3*B)/4+3*I*e*(B-A)/4,(A+3*B)/4+e*I*(B-A)/4 else hilbert(A,A+e*I*(B-A)/2,n-1,-e), hilbert(A+e*I*(B-A)/2,(A+B)/2+e*I*(B-A)/2,n-1,e), hilbert((A+B)/2+e*I*(B-A)/2,B+e*I*(B-A)/2,n-1,e), hilbert(B+e*I*(B-A)/2,B,n-1,-e) fi end: plot(map(X ->map(z ->[Re(z),Im(z)],X),[hilbert(0,1,2,1)]),axes=none,color=red,scaling=constrained); |
| carré plein vu comme courbe de Peano | 9 similitudes de rapport 1/3, 5 directes, 4 indirectes. | 2 | peano:=proc(A,B,n)
if n=0 then [A,B] else peano(A,(2*A+B)/3,n-1),peano((2*A+B)/3,(2*A+B)/3+I*(B-A)/3,n-1), peano((2*A+B)/3+I*(B-A)/3,(A+2*B)/3+I*(B-A)/3,n-1), peano((A+2*B)/3+I*(B-A)/3,(A+2*B)/3,n-1),peano((A+2*B)/3,(2*A+B)/3,n-1), peano((2*A+B)/3,(2*A+B)/3-I*(B-A)/3,n-1), peano((2*A+B)/3-I*(B-A)/3,(A+2*B)/3-I*(B-A)/3,n-1), peano((A+2*B)/3-I*(B-A)/3,(A+2*B)/3,n-1),peano((A+2*B)/3,B,n-1) fi end: plot(map(y ->map(x ->[Re(x),Im(x)],y),[peano(0,1+I,2)]),axes=none,color=red,scaling=constrained); |
| carré plein vu comme courbe de Sierpinski | 4 similitudes de rapport 1/2 | 2 | |
|
courbe du triangle de Sierpinski |
3 homothéties de rapport 1/2 de centres les sommets d'un triangle équilatéral | sierpinski:=proc(A,B,n)
if n=0 then [A,B] else sierpinski((3*A+B)/4+I*(B-A)*sqrt(3)/4,A,n-1), sierpinski((3*A+B)/4+I*(B-A)*sqrt(3)/4,(A+3*B)/4+I*(B-A)*sqrt(3)/4,n-1), sierpinski(B,(A+3*B)/4+I*(B-A)*sqrt(3)/4,n-1) fi end: complexplot([sierpinski(0,1,6)],axes=none,color=red,scaling=constrained); |
|
| tapis
de Sierpinski
Voir de nombreuses variantes sur cette page |
8 homothéties de rapport 1/3 centrées aux sommets et au milieu des côtés d'un carré | ||
| île de Gosper | 7 similitudes de rapport 1/Ö 7 | 2 | |
| fougère de Barnsley | 4 transformations affines | ? | |
| cube plein | 8 homothéties de rapport 1/2 centrées aux sommets du cube | 3 | |
| éponge de Menger | 20 homothéties de rapport 1/3 centrées aux sommets et au milieu des arêtes d'un cube |
Voir aussi les ensembles
limites d'une famille d'inversions. et les fractals obtenus par L-système.
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