SymPy - 绘图

简述

SymPy 使用 Matplotlib 库作为后端来渲染数学函数的 2-D 和 3-D 图。确保 Matplotlib 在当前 Python 安装中可用。如果没有，请使用以下命令安装相同的 -
```
pip install matplotlib
```
绘图支持在 sympy.plotting 模块中定义。绘图模块中存在以下功能 -
- plot− 二维线图
- plot3d− 3D 线图
- plot_parametric− 2D 参数图
- plot3d_parametric− 3D 参数图
plot() 函数返回 Plot 类的一个实例。一个绘图图可能有一个或多个 SymPy 表达式。虽然它能够使用 Matplotlib 作为后端，但也可以使用其他后端，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，范围使用默认值作为 (-10, 10)。

以下示例为范围（-10,10）中的每个值绘制 x2 的值 -
```
>>> from sympy.plotting import plot 
>>> from sympy import * 
>>> x=Symbol('x') 
>>> plot(x**2, line_color='red')
```
要为同一范围绘制多个图，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))
```
下图绘制了不同范围内的 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() 函数渲染一个三维图。
```
plot3d(expr, xrange, yrange, kwargs)
```
以下示例绘制 3D 曲面图 -
```
>>> from sympy.plotting import plot3d 
>>> x,y=symbols('x y') 
>>> plot3d(x*y, (x, -10,10), (y, -10,10))
```
与 2D 绘图一样，3D 绘图也可以有多个绘图，每个绘图具有不同的范围。
```
>>> plot3d(x*y, x/y, (x, -5, 5), (y, -5, 5))
```
plot3d_parametric_line() 函数呈现 3 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))
```

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