比如,画直线、抛物线、指数函数的效果,是这样的、这样的和这样的:

而我们想画出的效果,是这样的、这样的,还有这样的:

本日就给大家分享,如何利用python,绘制都雅的数学坐标系与函数图像。

1.坐标系的绘制

为了绘制数学中的坐标轴,须要利用axis-artist库。

运用python绘制美观且标准的数学坐标系与函数图像

定义draw_clear_board函数,用于绘制一个干净的坐标系:

函数传入left、right、down和up,分别表示坐标轴的左、右、下、上四个边界:

在函数中,首先创建一个画板board和一个坐标轴axis。

然后将坐标轴添加到画板中,并设置坐标轴的刻度,其余还要隐蔽原来画板上的坐标轴。

接着定义x轴的显示样式。
这里利用new_floating函数,创建一个新的悬浮坐标。

利用set_line_style,设置坐标轴的样式,也便是在x轴的末端绘制一个箭头。

利用set_direction,设置x轴的刻度方向。
"top"表示x轴的刻度朝上。

利用set_xlim设置x轴的显示范围。
个中left和right分别表示x轴的最左端和最右端。

按照同样的办法,设置y轴的样式。

接着在main函数中,设置left和right两个变量,表示坐标轴的最左端和最右端。
调用draw_clear_board函数,绘制一个-8到8的坐标系。

2.直线的绘制

下面是直线的绘制代码。

设置函数draw_linear_function绘制一元一次函数。

函数传入直线的斜率k和截距b,left和right为自变量x的取值范围。

在函数中,利用numpy的lin-space,在left和right之间,布局出100个相同间距的浮点数,保存至x。

然后打算函数值y。

调用plot,绘制函数的图像:

在main函数中,绘制三条直线,三条直线的斜率分别为正、负和0:

接着运行程序,会得到三条不同颜色的直线。

3.其他函数图像的绘制

编写绘制抛物线、幂函数、指数函数和对数函数的代码如下:

绘制这些不同的函数,逻辑上和绘制直线是一样的,只是函数打算的办法不同。

例如,一元一次函数,是根据k和b打算直线,而二次函数是根据a、b、c打算抛物线。

幂函数、指数函数、对数函数,也分别有相应的打算方法,分别是打算x的a次方、a的x次方、以a为底,x的对数。

在main函数中,完成直线的绘制后,绘制两条抛物线,它们的开口分别是向上和向下:

绘制前,须要重新设置画板和绘制坐标轴,这里通过draw_clear_board实现:

接着要绘制幂函数、指数函数和对数函数:

为了不让函数值的范围过大,我们要重新调度自变量x的取值范围。

也便是将坐标轴横轴的最左端和最右端,从-8到8调度到-2到2。

这样函数图像会看起来更得当。

详细来说,绘制x的平方和x的3次方,两个幂函数:

2的x次方,3的x次方,两个指数函数:

末了因此2为底和以10为底,两个对数函数:

特殊要解释的是,对数函数的自变量取值范围是大于0的,也便是传入的left,不能小于即是0。

我们可以设置一个非常小的数字,这里取的是0.0001。

那么到这里,利用python,绘制都雅的数学坐标系与函数图像就讲完了,感谢大家的不雅观看,我们下节课再见。