פרקטל הוא צורה גאומטרית שיש לה פרטים קטנים שנראים גם כשהמגדילים. לפרקטלים יש תכונות מיוחדות: הממד שלהם יכול להיות לא שלם, להיקף שלהם יכול להיות אינסופי גם אם השטח סופי, ועוד.
דמיון עצמי הוא מצב שבו חלקים קטנים של הצורה דומים לצורה כולה. למשל משולש שרפינסקי בנוי משלושה עותקים מוקטנים של עצמו. ככל שמגדילים את התמונה רואים עוד ועוד כמה עותקים כאלה.
אפשר למצוא מבנים דמויי פרקטלים בטבע: עורקי עלים, כרובית, כלי דם, ריאות, קווי חוף, כפור ופתיתי שלג. בפרקטלים טבעיים אפשר לרדת לפרטים הקטנים ועדיין לזהות את הצורה השלמה.
לפרקטלים יש שימוש מעשי: בגרפיקה ממוחשבת הם מאפשרים לייצר נופים ועצים בקלות. הם גם חשובים בפיזיקה, בתורת הכאוס (חקר מערכות לא צפויות), ובכלכלה, גרפים של מחירי מניות מראים תכונות פרקטליות, כך שקשה לזהות מתי גרף מתאר יום או שנה.
כמה דוגמאות ידועות: משולש שרפינסקי, פתית השלג של קוך וקבוצת קנטור. יש גם קבוצת מנדלברוט והסדרות של ז'וליה, שנוצרות על-ידי חזרה על נוסחאות במישור המספרים המרוכבים.
פרקטלים נוצרים בדרך כלל ברקורסיה, חזרה על אותה פעולה שוב ושוב. לדוגמה ביצירת משולש שרפינסקי מתחילים ממשולש מלא ומסירים את המשולש האמצעי. בכל איטרציה חוזרים על ההוראה עד שמקבלים את הפרקטל.
שיטה נוספת היא העתקה וכיווץ (IFS). מתחילים בתמונה, יוצרים ממנה כמה עותקים מוקטנים ומדביקים אותם ביחד, וחוזרים על הפעולה. אפשר לבצע זאת גם עם מכונת צילום: מציפים את אותו דף עם עותקים מוקטנים שוב ושוב.
אובייקטים דמויי פרקטל נבחנו כבר בסוף המאה ה-19. ב-1872 ויירשטראס תיאר פונקציה רציפה שאינה ניתנת לגזירה, וב-1904 קוך בנה את פתית השלג המפורסם. גאורג קנטור יצר את קבוצת קנטור. מתמטיקאים כמו קרתיאודורי והאוסדורף הרחיבו את רעיון הממד כדי לכלול ערכים לא-שלמים. בתחילת שנות ה-60 נוצרה תנופה, וב-1975 בנואה מנדלברוט טבע את המונח "פרקטל" ובחן את קבוצת מנדלברוט.
פרקטל הוא צורה עם חלקים קטנים שחוזרים על עצמם. כשמגדילים פרקטל רואים עוד פרטים דומים לצורה הגדולה.
דוגמה פשוטה היא משולש שרפינסקי. מתחילים במשולש ומורידים את המשולש באמצע. אחר כך עושים את זה שוב בכל משולש קטן. כך נשארים הרבה משולשים דומים.
פתית השלג של קוך מתחיל מקו. בכל שלב מחליפים את חלקו האמצעי ב־2 קווים שיוצרים פינה. אם עושים את זה שוב ושוב מקבלים צורה מתפתלת.
גם בטבע יש פרקטלים. למשל עלים, כרובית, קווי חוף ופתיתי שלג. הם נראים דומים בכל קנה מידה.
ישנן דרכים שונות ליצור פרקטלים: לחזור על פעולה פעם אחר פעם, להעתיק תמונה ולכווץ אותה, או לשחק משחק שבו עוברים בחצי הדרך לנקודה קבועה. אפשר גם להשתמש במחשבים כדי לצייר פרקטלים יפים.
קצת היסטוריה: במאה ה־19 מתמטיקאים שמו לב לצורות מוזרות כאלה. קוך יצר את פתית השלג ב־1904. ב־1975 מנדלברוט קרא להם פרקטלים.
תגובות גולשים