И тут уже несложно увидеть, что это кардиоида в её классическом определении — кривая, заметаемая точкой одной окружности при её качении по другой, такого же радиуса:
Математические байки
Вот, собственно, она изображена — на кадре из видео "Times Tables, Mandelbrot and the Heart of Mathematics" (https://youtu.be/qhbuKbxJsk8?t=273 ) :
(кадр из того же видео "Times Tables, Mandelbrot and the Heart of Mathematics")
Где окружности радиуса (1/4) — вектор из центра чёрной окружности в центр синей это λ/2, а вдвое быстрее поворачивающийся вектор из центра синей к отмеченной точке — это -λ^2/4.
Вот отсюда в множестве Мандельброта и есть эта — "главная" — кардиоида. Но состоит оно далеко-далеко не только из неё. Скажем, если перейти из неё в соседнюю большую компоненту сверху, то там живёт "кролик Дуади", множество Жюлиа вот такого вида:
Математические байки
Photo
Явно видны два (немного разных) уха, тело и две лапы.
А если перейти в другую компоненту — получится трёхлапый (и трёхухий) кролик-мутант:
Можно взять точку z=i (дойдя до неё по одному из "усов" сверху):
Можно, наоборот, уйти влево по оси абсцисс — и кстати, неожиданно увидеть там копию множества Мандельброта:
Ну и вообще, если вы этого никогда не делали — я очень советую поиграть с такими картинками, увеличивая во много раз какую-нибудь часть множества Мандельброта и смотря на соответствующее множество Жюлиа. Там будет много красивого.
Возвращаясь к кардиоиде — она же получается как огибающая "таблицы умножения на 2": если расставить много-много точек на равных расстояниях на окружности и соединить отрезком точку номер k с точкой номер 2k.
Математические байки
Photo
Тут мы взяли 21 точку — а вот что будет, если взять 200:
И довольно несложно понять, почему это так: если мы соединяем точку z с точкой z^2 (а это и есть умножение на 2), то два таких очень близких отрезка пересекутся, разделившись в отношении 1:2 — таком же, как то, насколько смещаются z и z^2. И тогда точка такого пересечения будет
(1/3) z+ (2/3) z^2 = (1/3) (z+ z^2/2)
(1/3) z+ (2/3) z^2 = (1/3) (z+ z^2/2)
И это и есть уже знакомый нам вид — а огибающая и есть кривая, которую заметают такие "точки пересечений при бесконечно малом смещении".