Einführung
In diesem Lab wird gezeigt, wie man eine parametrische Kurve im 3D mit Matplotlib darstellt. Die Kurve wird durch drei Gleichungen definiert:
x = r * sin(theta)
y = r * cos(theta)
z = z
wobei r und z wie folgt definiert sind:
r = z^2 + 1
z ist ein Wertebereich von -2 bis 2 und theta ist ein Wertebereich von -4π bis 4π.
Tipps für die VM
Nachdem der VM-Start abgeschlossen ist, klicken Sie in der oberen linken Ecke, um zur Registerkarte Notebook zu wechseln und Jupyter Notebook für die Übung zu nutzen.
Manchmal müssen Sie einige Sekunden warten, bis Jupyter Notebook vollständig geladen ist. Die Validierung von Vorgängen kann aufgrund der Einschränkungen in Jupyter Notebook nicht automatisiert werden.
Wenn Sie während des Lernens Probleme haben, können Sie Labby gerne fragen. Geben Sie nach der Sitzung Feedback, und wir werden das Problem für Sie prompt beheben.
Importieren der erforderlichen Bibliotheken
Wir beginnen mit dem Importieren der erforderlichen Bibliotheken: Matplotlib und NumPy. Matplotlib wird verwendet, um das 3D-Diagramm zu erstellen, und NumPy wird verwendet, um die Werte für x, y und z zu generieren.
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
Erstellen eines 3D-Diagramms
Als nächstes werden wir mit Matplotlib ein 3D-Diagramm erstellen. Wir werden auch ein Achsenobjekt erstellen, um Beschriftungen und Legenden zum Diagramm hinzuzufügen.
ax = plt.figure().add_subplot(projection='3d')
Definieren der Werte für x, y und z
Wir werden die Werte für x, y und z mit NumPy generieren. Zunächst werden wir den Wertebereich für theta und z definieren. Anschließend werden wir diese Werte verwenden, um die Werte für r, x und y zu generieren.
theta = np.linspace(-4 * np.pi, 4 * np.pi, 100)
z = np.linspace(-2, 2, 100)
r = z**2 + 1
x = r * np.sin(theta)
y = r * np.cos(theta)
Zeichnen der parametrischen Kurve
Jetzt, nachdem wir die Werte für x, y und z generiert haben, können wir die parametrische Kurve mit der plot()-Methode in Matplotlib zeichnen.
ax.plot(x, y, z, label='parametric curve')
Fügen Sie Beschriftungen und Legenden zum Diagramm hinzu
Schließlich werden wir Beschriftungen und Legenden zum Diagramm hinzufügen, indem wir die legend()-Methode verwenden.
ax.legend()
Zusammenfassung
In diesem Lab haben wir gelernt, wie man eine parametrische Kurve in 3D mit Matplotlib zeichnet. Wir haben die Kurve mithilfe von drei Gleichungen definiert und die Werte für x, y und z mit NumPy generiert. Anschließend haben wir die Kurve gezeichnet und Beschriftungen und Legenden zum Diagramm hinzugefügt.