Python绘图-13常见数学图形绘制

今天���们使用matplotlib库绘制数学图形。

13.1绘制矩形

13.1.1图像呈现

13.1.2绘图代码

import matplotlib.pyplot as pltimport matplotlib.patches as patchesfig, ax = plt.subplots()# 创建一个矩形，参数为(x, y, width, height)rect = patches.Rectangle((0.1, 0.1), 0.5, 0.8, linewidth=1, edgecolor='r', facecolor='none')# 将矩形添加到子图中ax.add_patch(rect)plt.xlim(0, 1)plt.ylim(0, 1)plt.show()

13.2绘制多边形

13.2.1图像呈现

13.2.2绘图代码

import matplotlib.pyplot as pltimport matplotlib.patches as patchesimport numpy as np# 创建一个新的图形和坐标轴fig, ax = plt.subplots()# 定义多边形的顶点坐标vertices = np.array([[0.1, 0.1], [0.4, 0.8], [0.8, 0.1], [0.6, 0.5]])# 创建一个多边形对象polygon = patches.Polygon(vertices, closed=True, edgecolor='black', facecolor='none')# 将多边形添加到坐标轴上ax.add_patch(polygon)# 设置坐标轴的限制以适应多边形ax.set_xlim(min(vertices[:, 0]) - 0.1, max(vertices[:, 0]) + 0.1)ax.set_ylim(min(vertices[:, 1]) - 0.1, max(vertices[:, 1]) + 0.1)# 显示图形plt.show()

13.3根据圆心和半径绘制图形

13.3.1图像呈现

13.3.2绘图代码

import matplotlib.pyplot as plt  import matplotlib.patches as patches    # 定义圆心和半径  center = (0.5, 0.5)  # 圆心坐标 (x, y)  radius = 0.3         # 半径    # 创建一个新的图形和坐标轴  fig, ax = plt.subplots()    # 创建一个圆形对象  circle = patches.Circle(center, radius, edgecolor='black', facecolor='none')    # 将圆形添加到坐标轴上  ax.add_patch(circle)    # 设置坐标轴的限制以适应圆形  ax.set_xlim(center[0] - radius - 0.1, center[0] + radius + 0.1)  ax.set_ylim(center[1] - radius - 0.1, center[1] + radius + 0.1)    # 设置坐标轴为等比例，这样圆形不会变形  ax.set_aspect('equal', 'box')    # 显示图形  plt.show()

13.4绘制椭圆形

13.4.1图像呈现

13.4.2绘图代码

import matplotlib.pyplot as plt  import matplotlib.patches as patches    # 定义椭圆的中心、宽度和高度  center = (0.5, 0.5)  # 椭圆中心坐标 (x, y)  width = 0.4         # 椭圆的宽度  height = 0.8        # 椭圆的高度    # 创建一个新的图形和坐标轴  fig, ax = plt.subplots()    # 创建一个椭圆形对象  ellipse = patches.Ellipse(center, width, height, edgecolor='black', facecolor='none')    # 将椭圆形添加到坐标轴上  ax.add_patch(ellipse)    # 设置坐标轴的限制以适应椭圆形  ax.set_xlim(center[0] - width / 2 - 0.1, center[0] + width / 2 + 0.1)  ax.set_ylim(center[1] - height / 2 - 0.1, center[1] + height / 2 + 0.1)    # 设置坐标轴为等比例，以确保椭圆形不被拉伸  ax.set_aspect('equal', 'box')    # 显示图形  plt.show()

13.5 绘制弧线

13.5.1图像呈现

13.5.2绘图代码

import matplotlib.pyplot as pltimport matplotlib.patches as patches# 创建一个新的图形和坐标轴fig, ax = plt.subplots()# 定义弧线的参数center = (0.5, 0.5)  # 圆心坐标 (x, y)width = 0.2  # 弧线的宽度height = 0.4  # 弧线的高度angle = 0  # 起始角度（相对于x轴的逆时针旋转角度）theta = 180  # 跨越的角度（以度为单位）# 创建一个弧线对象arc = patches.Arc(center, width, height, angle=angle, theta1=0, theta2=theta, lw=2, color='blue', fill=False)# 将弧线添加到坐标轴上ax.add_patch(arc)# 设置坐标轴的限制以适应弧线ax.set_xlim(center[0] - width / 2, center[0] + width / 2)ax.set_ylim(center[1] - height / 2, center[1] + height / 2)# 设置坐标轴为等比例，以确保弧线不被拉伸ax.set_aspect('equal', adjustable='box')# 显示图形plt.show()

13.6绘制线段

13.6.1图像呈现

13.6.2绘图代码

import matplotlib.pyplot as pltimport numpy as np# 定义线段的起点和终点start_point = (0, 0)end_point = (5, 3)# 使用matplotlib的plot函数来绘制线段x = np.array([start_point[0], end_point[0]])y = np.array([start_point[1], end_point[1]])plt.plot(x, y, marker='o')  # marker='o' 用于在起点和终点处添加圆圈标记# 设置坐标轴的范围，以确保线段完全可见plt.xlim(min(x) - 1, max(x) + 1)plt.ylim(min(y) - 1, max(y) + 1)# 显示图形plt.show()

13.7绘制多条连续的线段

13.7.1图像呈现

13.7.2绘图代码

import matplotlib.pyplot as plt# 定义两组点的坐标，每组点将连接成一条线段points1 = [(0, 0), (1, 1), (2, 0)]points2 = [(2, 0), (3, -1), (4, 0)]# 提取x和y坐标x1, y1 = zip(*points1)x2, y2 = zip(*points2)# 使用plot函数绘制两条不连续的线段plt.plot(x1, y1, marker='o', label='Segment 1')plt.plot(x2, y2, marker='o', label='Segment 2')# 添加图例plt.legend()# 设置坐标轴的范围，以确保线段完全可见plt.xlim(min(min(x1, x2)) - 1, max(max(x1, x2)) + 1)plt.ylim(min(min(y1, y2)) - 1, max(max(y1, y2)) + 1)# 显示图形plt.show()