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极限集

取单位圆盘的两枚双曲自同构 A(沿实轴平移 L)与 B = R A R⁻¹(转 90°),连同它们的逆共四枚生成一个 Schottky 群。从圆心随机复合这些变换,轨道在边界聚成 fractal 的 极限集 Λ —— 拨间隙 L:它从糊满圆周一路瘦成稀疏的 Cantor 尘。 等距圆彼此分离,恰是"经典 Schottky"的判据。

间隙谱系(L)

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点云 = 随机迭代吸引子(每点是一条群字对应的边界聚点);拖动 L 滑杆看空隙开合。

间隙 L=1.9
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  • 橙点 = 极限集 Λ(群轨道边界聚点)
  • 青圆 = 四生成元等距圆(分离 ⟺ 经典 Schottky)
  • 金点 = 吸引/排斥不动点(双曲元素)

分形账本

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间隙 L / 等距圆半径 1/sinh(L/2)
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相邻等距圆(圆心距 vs 2r)
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最大圆周空隙(rad)
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box-count 维(角网格,<1 即不连通)
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点云规模 / 贴边比例
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L 小到等距圆相碰 → 群退化,Λ 增厚几乎填满圆周;L 大 → 四圆互斥、Λ 成不连通 Cantor 集、维数下滑。

图层与随机种子

点云用固定种子的 mulberry32 生成 —— 换种子得到同一极限集的又一次独立抽样,形状稳、细节抖。

群在边界的影子

圆盘自同构群 PSL(2,ℝ) 作用在闭盘上,把开盘映到自身、把边界圆周映到自身。 一个由双曲元素生成的自由群 G 的极限集 Λ ⊂ ∂D,就是任一初始点轨道 {g(z₀)} 在边界的聚点集 —— 与 z₀ 无关、G-不变、 通常是分形。本页的 G 由 A: z↦(αz+β)/(β̄z+ᾱ)(α=cosh L/2, β=sinh L/2) 与转 90° 的共轭 B 生成,用随机迭代(每步等概率挑 A/B/A⁻¹/B⁻¹) 逼近 Λ。

等距圆 γ 的等距圆 |γz+δ|=1:圆心 coth(L/2)、半径 1/sinh(L/2);四圆两两互斥 = Schottky 判据
Cantor 化 L 增大 → 等距圆缩小外移 → 词树分叉留空隙 → Λ 从连通退成不连通 Cantor 集
维数 Λ⊂圆周,Hausdorff 维随 L 单调下滑(本页 box-count 粗估),是"群越大空隙越多"的量化

怎么玩

  1. L 拉到最小 0.7。点云几乎糊满整个圆周、最大空隙趋 0 —— 群退化,Λ 失去 Cantor 结构。
  2. 缓推 L 滑杆。盯着最大空隙从 0 一路涨到 >1 弧;账本里 box-dim 同步下滑 —— 这是"增厚↔变瘦"的连续形变。
  3. 开"经典 Cantor"预设(L=1.9)。四枚青色的等距圆两两分离,边界留出干净的弧空隙;这是 Schottky 群的教科书写照。
  4. 关掉点云只看等距圆。理解判据:圆心距 > 2r ⟺ 互斥 ⟺ 自由积结构稳定。
  5. 连点"换种子"。同一 Λ 的多次独立蒙特卡洛:整体形状(哪些弧空着)稳定,具体落点抖动 —— 极限集是吸引子。

和 Newton / Mandelbrot 分形的区别?

Newton、Mandelbrot 的分形来自迭代一个固定映射的收敛/发散; 极限集来自一群映射(群作用)轨道的聚点 —— 分形性藏在"词的树状组合"里。 本页用随机乘积(RIFS)把这条抽象定义变成看得见的点集:这正是 Julia 集"群版"的近亲。