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Lemnisque

Une seule opération, répétée encore et encore. Selon le nombre de départ, le résultat reste sage ou s'envole. La frontière entre les deux est d'une complexité sans fin.

Fais varier la figure

zn+1=zn2+c,z0=0z_{n+1} = z_n^2 + c, \quad z_0 = 0
c∈M  ⟺  (zn) reste borneˊec \in M \iff (z_n) \text{ reste bornée}

Épreuve n° 1. Chaque tirage change le calage des encres et le grain.

Lire la figure

Voici l'ensemble entier. Les points bleus sont ceux dont la suite reste bornée, les bandes indiquent à quelle vitesse les autres s'échappent.

Chaque point de l’image est un nombre c, un point du plan complexe. On répète l’opération en partant de 0 : si le résultat reste borné, le point est dans l’ensemble, en bleu. S’il s’envole, on colore le point selon la vitesse à laquelle il s’échappe, ce qui dessine ces bandes.

Zoome dans la vallée des hippocampes : de nouvelles spirales apparaissent. Essaie « Une petite copie » : à force de grossir, tu retrouves une version miniature de l’ensemble entier, légèrement déformée.

Soyons honnêtes : cette formule ne sert pas à ta vie de tous les jours. Elle montre surtout qu’une règle très simple peut créer une complexité sans fin, et c’est déjà beaucoup.

Ensemble de Mandelbrot : exemples concrets

La longueur d'une côte sur une carte

La longueur d'une côte sur une carte

Quelle est la longueur de la côte bretonne ? Tout dépend de la règle : plus elle est petite, plus on suit de détails, et plus la côte s'allonge. Benoît Mandelbrot en fait en 1967 un exemple de ce qu'il appellera les fractales.[1]

Le chou romanesco de ton assiette

Le chou romanesco de ton assiette

Ses pointes sont faites de pointes plus petites, elles-mêmes faites de pointes. Une étude de 2021 explique cette forme par des bourgeons qui ne deviennent pas des fleurs et recommencent à bourgeonner.[2]

Certaines antennes de téléphone

Certaines antennes de téléphone

Une forme fractale permet de loger une grande longueur d'antenne dans un petit espace. Nathan Cohen construit une telle antenne en 1988, et ce type de motif a été utilisé dans des téléphones.[3]

Un terrain de recherche toujours ouvert

Un terrain de recherche toujours ouvert

Cet ensemble est un objet central pour étudier les systèmes qu'on répète. Douady et Hubbard ont montré qu'il est d'un seul tenant, et une conjecture majeure sur sa structure reste non démontrée.[4][5]

À ne pas confondre

L'ensemble lui-même ne sert presque à rien
Les exemples ci-dessus concernent les fractales en général. Une côte, un chou ou une antenne ne sont pas l'ensemble de Mandelbrot, et son intérêt direct est surtout mathématique et esthétique.[3][4]
Les antennes fractales ne sont pas une révolution admise par tous
Elles utilisent d'autres fractales, comme le triangle de Sierpiński, et des spécialistes contestent qu'elles fassent mieux que des antennes classiques.[3]
Mandelbrot n'a pas fait la première image
Robert Brooks et Peter Matelski en ont produit une image vers 1978, en étudiant un autre sujet. Mandelbrot a ensuite fait connaître l'ensemble, et a cru d'abord qu'il était en plusieurs morceaux, trompé par des images trop grossières.[5][6]
Le zoom infini a une limite
En théorie, le détail ne s'arrête jamais. En pratique, un ordinateur calcule avec une précision limitée : cette page s'arrête à un grossissement de 65 536.[5]
Mandelbrot, ×1Épreuve n° 1

Ta figure, en affiche

Les réglages choisis plus haut composent l'affiche : chaque combinaison donne une figure différente.

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