Введение
В этом практическом занятии будет показано, как построить параметрическую кривую в трехмерном пространстве с использованием Matplotlib. Кривая будет определена тремя уравнениями:
x = r * sin(theta)
y = r * cos(theta)
z = z
где r и z определяются как:
r = z^2 + 1
z имеет диапазон значений от -2 до 2, а theta имеет диапазон значений от -4π до 4π.
Советы по работе с ВМ
После запуска виртуальной машины кликните в левом верхнем углу, чтобы переключиться на вкладку Notebook и получить доступ к Jupyter Notebook для практики.
Иногда может потребоваться подождать несколько секунд, пока Jupyter Notebook не загрузится полностью. Валидация операций не может быть автоматизирована из-за ограничений Jupyter Notebook.
Если вы сталкиваетесь с проблемами во время обучения, не стесняйтесь обращаться к Labby. Оставьте отзыв после занятия, и мы оперативно решим проблему для вас.
Импортируем необходимые библиотеки
Начнем с импорта необходимых библиотек: Matplotlib и NumPy. Matplotlib будет использоваться для создания трехмерной диаграммы, а NumPy - для генерации значений для x, y и z.
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
Создаем трехмерную диаграмму
Далее мы создадим трехмерную диаграмму с использованием Matplotlib. Также создадим объект оси, чтобы добавить подписи и легенды к диаграмме.
ax = plt.figure().add_subplot(projection='3d')
Определяем значения для x, y и z
Мы сгенерируем значения для x, y и z с использованием NumPy. Сначала определим диапазон значений для theta и z. Затем используем эти значения для генерации значений для r, x и y.
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)
Построим параметрическую кривую
Теперь, когда мы сгенерировали значения для x, y и z, мы можем построить параметрическую кривую с использованием метода plot() в Matplotlib.
ax.plot(x, y, z, label='parametric curve')
Добавим подписи и легенду к диаграмме
Наконец, мы добавим подписи и легенду к диаграмме с использованием метода legend().
ax.legend()
Резюме
В этом практическом занятии мы узнали, как построить параметрическую кривую в трехмерном пространстве с использованием Matplotlib. Мы определили кривую с использованием трех уравнений и сгенерировали значения для x, y и z с использованием NumPy. Затем мы построили кривую и добавили подписи и легенду к графику.