回転と拡大をくり返す点は渦を巻いて 1 点に落ちる
は、点を回して伸ばして、ずらす操作をくり返す漸化式です。
なら、動かない点が 1 つあります[3]。
この を引くと、漸化式が等比数列に変わります。
不動点を引くと等比になる
が成り立つので、 です。これを漸化式へ入れます。
が公比 の等比数列になりました。一般項は次の形です[2]。
から見た矢印が、毎回 倍されていく。回転と拡大が積み重なる形です。
が行き先を決める
の絶対値は です。 を大きくしたときの様子が、 の大小で 3 つに分かれます[1]。
なら なので、 は へ近づきます。偏角のほうは毎回同じだけ回るので、渦を巻きながら落ちる。
なら距離が変わりません。 を中心とする半径 の円の上を、ぐるぐる回り続けます。
なら距離が増え続け、外へ広がって発散します。
渦を巻いて に落ちる。極限は
渦を巻いて外へ広がる。極限はない
例: の場合
、 とします。まず不動点を出します。
で より小さい。 は へ近づきます。
一般項は です。、 と続きます。
漸化式に直接入れても 、 で一致しました。
例:極限を出す
なら です[1]。一般項の右辺で が消えます。
不動点そのものが極限になります。 をどこにとっても同じ点へ落ちる。
近づき方は で決まります。 が に近いほど、渦が細かく巻いてゆっくり寄る。
例: の絶対値が のとき
、、 をとります。不動点は です。
で、 が 回で一周します。 は 個の点をくり返す。
実際に 、、、、 と戻ります。 からの距離はどれも で、正方形の頂点に並ぶ。
の偏角が の有理数倍なら周期があり、無理数倍なら円周上を埋めていきます。
例: で不動点が消える
では が計算できません。動かない点がないためです。
このとき漸化式は で、等差数列になります。
の向きへ等間隔に進み続ける。渦ではなく直線の上を動きます。 なら全部の点が動きません。
| 不動点 | |
| 一般項 | |
| に収束 | |
| を中心とする円の上 | |
| 発散 | |
| 等差数列。直線上を進む |
、 の極限はどれですか。
- 極限はない
まとめ
不動点を引くと、 は等比数列に化けます。 から見た矢印が毎回 倍される形です。
の絶対値が行き先を決めます。 より小さければ収束、等しければ円の上、大きければ発散。
の偏角は回り方を決めます。渦の巻き方の細かさや、周期があるかどうかがここから出る。
だけが例外で、不動点を持たず直線の上を進みます。分母の が になる場面が、そのまま図形の言葉になっている。











不動点は 1−21−i1=1+i2=1−i です。∣α∣=22<1 なので収束し、極限は不動点そのもの。1+i は共役をとりちがえた値になります。