SymPy - 绘图

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SymPy 使用 Matplotlib 库作为后端来渲染数学函数的二维和三维图形。确保当前 Python 安装中可用 Matplotlib。如果不可用，请使用以下命令安装：

pip install matplotlib

绘图支持定义在 sympy.plotting 模块中。绘图模块中包含以下函数：

• plot − 二维线图

• plot3d − 三维线图

• plot_parametric − 二维参数图

• plot3d_parametric − 三维参数图

plot() 函数返回 Plot 类的实例。一个绘图图形可以包含一个或多个 SymPy 表达式。虽然它能够使用 Matplotlib 作为后端，但也可能使用其他后端，例如 texplot、pyglet 或 Google 图表 API。

plot(expr, range, kwargs)

其中 expr 是任何有效的 SymPy 表达式。如果未提及，范围使用默认值 (-10, 10)。

以下示例绘制了范围 (-10, 10) 中每个值的 x² 值：

>>> from sympy.plotting import plot 
>>> from sympy import * 
>>> x=Symbol('x') 
>>> plot(x**2, line_color='red')

要为相同范围绘制多个图形，请在范围元组之前给出多个表达式。

>>> plot( sin(x),cos(x), (x, -pi, pi))

您还可以为每个表达式指定单独的范围。

plot((expr1, range1), (expr2, range2))

下图在不同范围内绘制了 sin(x) 和 cos(x)。

>>> plot( (sin(x),(x, -2*pi, 2*pi)),(cos(x), (x, -pi, pi)))

可以在 plot() 函数中指定以下可选关键字参数。

• line_color − 指定绘图线的颜色。

• title − 要显示为标题的字符串

• xlabel − 要显示为 X 轴标签的字符串

• ylabel − 要显示为 y 轴标签的字符串

>>> plot( (sin(x),(x, -2*pi, 2*pi)),(cos(x), (x, -pi, pi)), line_color='red', title='SymPy plot example')

plot3d() 函数渲染三维图形。

plot3d(expr, xrange, yrange, kwargs)

以下示例绘制三维曲面图：

>>> from sympy.plotting import plot3d 
>>> x,y=symbols('x y') 
>>> plot3d(x*y, (x, -10,10), (y, -10,10))

与二维图形一样，三维图形也可以包含多个图形，每个图形具有不同的范围。

>>> plot3d(x*y, x/y, (x, -5, 5), (y, -5, 5))

plot3d_parametric_line() 函数渲染三维参数线图。

>>> from sympy.plotting import plot3d_parametric_line 
>>> plot3d_parametric_line(cos(x), sin(x), x, (x, -5, 5))

要绘制参数曲面图，请使用 plot3d_parametric_surface() 函数。

plot3d_parametric_surface(xexpr, yexpr, zexpr, rangex, rangey, kwargs)

>>> from sympy.plotting import plot3d_parametric_surface 
>>> plot3d_parametric_surface(cos(x+y), sin(x-y), x-y, (x, -5, 5), (y, -5, 5))