
Для построения алгебраических фракталов используются итерации нелинейных отображений, задаваемых простыми алгебраическими формулами.
Наиболее изучен двухмерный случай. Нелинейные динамические системы могут обладать несколькими устойчивыми состояниями. Каждое устойчивое состояние (аттрактор) обладает некоторой областью начальных состояний, при которых система обязательно в него перейдёт. Таким образом, фазовое пространство разбивается на области притяжения аттракторов.
Если фазовым является двухмерное пространство, то, окрашивая области притяжения различными цветами, можно получить цветовой фазовый портрет этой системы (итерационного процесса). Меняя алгоритм выбора цвета, можно получить сложные фрактальные картины с причудливыми многоцветными узорами. Неожиданностью для математиков стала возможность с помощью примитивных алгоритмов порождать очень сложные нетривиальные структуры.
Алгоритм построения достаточно прост и основан на итеративном выражении:
zi + 1 = F(zi),
где F(z) — какая-либо функция комплексной переменной.
Для всех точек прямоугольной или квадратной области на комплексной плоскости вычисляем достаточно большое количество раз zi + 1 = F(zi), каждый раз находя абсолютное значение z. При этом значения функции для разных точек комплексной плоскости могут иметь разное поведение:
* С течением времени | z | стремится к бесконечности;
* | z | стремится к 0;
* | z | принимает несколько фиксированных значений и не выходит за их пределы;
* Поведение | z | хаотично, без каких-либо тенденций.
Одним из самых распространённых способов раскрашивания точек будет сравнение | z | с заранее выбранным числом, которое считается «бесконечным», т. е. цвет точки равен номеру итерации, на которой | z | достиг «бесконечности», или чёрному в противном случае.
Также можно изменить вид фрактала, если контроль значения z вести другим образом, например:
* Действительная часть z меньше определённого числа;
* Мнимая часть z меньше определённого числа;
* И мнимая и действительная части z меньше какого-либо числа;
* Другие способы.
И, наконец, ещё один интересный эффект — изменение палитры. После того, как изображение построено, можно циклически изменять цвета закрашенных областей, и тогда и без того удивительное изображение «оживёт» на экране.
Примеры алгебраических фракталов:
* множество Мандельброта;
* множество Жюлиа;
* бассейны Ньютона;
* биоморфы.