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数式処理ソフトMaximaでフーリエ級数、カオス、フラクタル


 数式処理ソフトのMaxima(マキシマ)を使うと、とても簡単にフーリエ級数を扱え、カオスやフラクタルの図形も描画できます。




数式処理ソフトMaximaでフーリエ級数、カオス、フラクタル

Maximaを使って、数式をフーリエ解析して、グラフ出力してみます。

なお、Maximaの使い方については、Maxima入門 Maximaのインストールから簡単な数式、グラフ作成までに入門向けに書かれています。



Maxima フーリエ級数

Maxima フーリエ級数

 数式f(x)=xのグラフは、上図の青線です。

 黒線がf(x)の第2項までのフーリエ級数で、赤線が第10項までのフーリエ級数で、項数を増やすと、

 だんだんよくf(x)近似されるのが分かります。

 maximaを使うと、このように簡単にフーリエ解析もできます。

 なお、標準ではフーリエ解析できないので、fourieパッケージを読み込む必要があります。

 注意が必要なのは、パッケージ名はfourieですが、演算子はfourierで、「r」がつきます!






Maxima(マキシマ)の数式グラフ出力機能を使って、カオスやフラクタル図形のグラフも描いてみました。


Maxima カオス

 カオスを扱うには、はじめにdynamicsパッケージを読み込んでいます。


Maxima カオス

 上図は有名なロジスティック写像です。



 次に、フラクタルを3つ続けて描いてみます。

Maxima フラクタル


 フラクタルは、fractalパッケージを読み込んだ後でグラフ出力します。


Maxima フラクタル

 上図は、18式のHilbert写像です。




Maxima フラクタル

 上図は、19式のKoch雪片集合です。


Maxima フラクタル

 最後は、20式のMandelbrot集合です。


 Maximaは、市販のMathematicaに劣らず有用なフリーの数式処理ソフトですので、

 使いようによっては無限の可能性をひめています。





 紹介した事項により生じた不都合などには責任は負えませんので、くれぐれも自己責任でお願いします。




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