Двовимірна графіка системи Maple

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Кафедра: Інформаційні Технології
Лабораторна робота
На тему:
"Двовимірна графіка системи Maple"
Москва, 2008

Цілі роботи:
· Знати команди, використовувані для побудови графіків функцій однієї змінної (двовимірна графіка);
· Вміти застосовувати зазначені команди для відображення результатів обчислень у вигляді графічних образів.

1. Команда plot ()
Команда plot () - багатофункціональна команда двовимірної графіки. Розташована вона в системній бібліотеці Maple, і тому доступна в будь-який час. Дана команда дозволяє будувати графік однієї або декількох функцій однієї змінної, заданих у явному чи параметричному вигляді, а також відобразити безліч точок у декартовій або полярній системі координат. Синтаксис команди: plot (f, h, v, опції);
Тут f - функція, графік якої необхідно відобразити, h - діапазон зміни незалежної змінної по горизонтальній осі графіка, v - діапазон зміни значення функції вздовж вертикальної осі графіка.
Діапазон зміни незалежної змінної h задається у вигляді x = а .. b, де а і b - найменше та найбільше значення зміни змінної, а х - ім'я незалежної змінної. Якщо діапазон не задано (тобто, другий параметр є просто ім'я незалежної змінної у функції), то за замовчуванням приймається інтервал її зміни -10 .. 10. Цей параметр (з діапазоном чи ні) обов'язково має бути присутнім при завданні графіка командою plot ().
Вертикальний діапазон v обмежує висновок графіка певною областю зміни функції. Він не є обов'язковим, як і опції, задающиеся у вигляді рівнянь імя_опціі = значення. За відсутності явного завдання опцій приймаються їх значення за замовчуванням.
За допомогою опцій визначають вид відображуваного графіка: товщину, колір і тип лінії графіка, тип осей координат, розміщення написів і т.д. Задаються опції у формі рівнянь імя_опціі = значення. Набір можливих опцій у всіх командах двовимірного графічного виведення, за деяким винятком, однаковий. У табл. 1 представлені всі опції двовимірної графіки і відповідні їм значення (Замовчувані значення підкреслені).

Таблиця 1. Опції двовимірної графіки

Опція

Опис

adaptive

Для обчислення відображуваних точок кривої використовується спеціальний адаптивний алгоритм: спочатку обчислюються значення функції на деякій множині рівновіддалених точок в заданому інтервалі зміни незалежної змінної, а потім в областях, де графік функції сильно відрізняється від прямої лінії, що з'єднує сусідні точки, обчислюються значення функції в додаткових точках . За умовчанням цей алгоритм завжди включений (значення опції одно true), але його можна відключити, встановивши значення опції adaptive рівним false.

axes

Визначає тип відображуваних осей координат. Опція приймає значення: normal - звичайні осі координат, що перетинаються в точці початку координат (0,0); boxed - графік укладений в прямокутник з нанесеними шкалами по нижній і лівій вертикальній гранях; frame - осі з точкою перетину в лівому нижньому кутку малюнка; none - осі не відображаються.

axesfont

Визначає шрифт для написів під зарубками вздовж осей координат. Значення цієї опції аналогічно значенню опції font

color
Задає кольори кривих, що відображаються на графік. Як значення цього параметру може виступати одне із зарезервованих значень кольору в Maple: aquamarine, black, blue, navy, coral, cyan, brown, gold, green, gray, grey, khaki, magenta, maroon, orange, pink, plum, red , sienna, tan, turquoise, violet, wheat, white і yellow.
Можна визначити і власний колір, відповідний змішання заданих частин червоного, зеленого і синього кольорів. Це робиться за допомогою наступної команди macro (palegreen = COLOR (RGB.5607.7372.5607)), де palegreen - ім'я константи нового кольору, в якому червоний складає 0.5607 частини, зелений 0,7372 і синій 0.5607, Надалі це ім'я можна використовувати для завдання кольору аналогічно іменам вбудованих кольорів.
coords
При виведенні як явно заданої функції, так і параметрично заданої функції за умовчанням використовується декартова система координат (cartesian), тобто задається рівняння кривої розглядається саме в цій системі координат. Дана опція змінює тип системи координат. Можливі значення: bipolar, cardiod, cassinian, elliptic, hyperbolic, invcassinian, invelliptic, logarithmic, logcosh, maxwell, parabolic, polar, rose і tangent, опис яких можна отримати в довідковій системі Maple за допомогою команди? coords.
discont
Значення за замовчуванням false. При встановленні значення цієї опції, рівної true, Maple спочатку викликає команду discont (), яка визначає проміжки безперервності функції, а потім на них малюються безперервні ділянки графіка функції.
filled
Установка значення даної опції рівним true призводить до того, що область, обмежена графіком функції і горизонтальною віссю х, зафарбовується заданим в опції соlor кольором
font
Визначає шрифт для виведення тексту на малюнку. Значення опції задається у вигляді списку [сімейство, стиль, розмір]. Параметр сімейство задає вигляд шрифту: TIMES, COURIER, HELVETICA або SYMBOL. Параметр стиль визначає стиль шрифту: для гарнітури TIMES можливі значення ROMAN, BOLD, ITALIC або BOLDITALIC, для гарнітури COURIER і HELVETICA стиль можна опустити або задати BOLD, OBLIQUE або BOLDOBLIQUE, для шрифту SYMBOL стиль не задається. Останній параметр розмір задає розмір шрифту в пунктах (points) (один пункт приблизно дорівнює 1 / 72 дюйма)
labels
Визначає назв осей координат у вигляді списку [х, у]. Параметри х і у задаються у вигляді рядків і відповідають відображеним назвам горизонтальної і вертикальної осей. За замовчуванням приймають значення імені незалежної змінної та імені функції
labeldirections
Ця опція визначає напрямок відображення назв осей і задається у вигляді списку [х, у], елементи якого можуть приймати одне з двох значень HORISONTAL або VERTICAL і визначають розташування написів осей координат: горизонтально або вертикально. Замовчувана значення HORIS0NTAL
labelfont
Задає параметри шрифту, яким відображаються назви осей координат. Значення цієї опції аналогічно значенню опції font
legend
Задає відображення легенди для декількох кривих на одному графіку у вигляді списку, в якому i-й рядковий елемент відповідає i-й кривої графіка
linestyle
Визначає тип лінії графіка. Значення опції - ціле число n. При n = 0 тип лінії відповідає замовчувана типу для використовуваного пристрою відображення (зазвичай суцільна лінія), значення 1 відповідає суцільної лінії, значення 2-відображенню лінії точками, 3 - пунктиром і 4 - штріхпунктіром
numpoints
Визначає мінімальне число обчислюваних точок, за якими будується графік (значення за замовчуванням дорівнює 50).
resolution
Визначає горизонтальне дозвіл дисплея в пікселях на дюйм і використовується в якості критерію для завершення адаптивного алгоритму відображення (значення за замовчуванням дорівнює 200).
sample
Визначає список значень параметрів, який використовується для «пробного» відображення кривої. Відключення адаптивного алгоритму обчислення точок кривої дозволяє явним чином керувати відображенням кривої.
scaling
Задає масштаб, в якому відображається графік. Якщо значення опції одно CONSTRAINED, то це відповідає завданням абсолютних значень по осях координат, тобто одна одиниця виміру по осі незалежної змінної дорівнює одній одиниці виміру по осі значень функції. Значення за замовчуванням дорівнює UNCONSTRAINED, і це відповідає тому, що осі розтягуються таким чином, щоб їх розміри відповідали розмірам графічного вікна виводу.
style
Задає відображення графіка функції лініями (значення опції одно LINE) або крапками (значення опції одно POINT). Значення опції, рівні PATCH і PATCHNOGRID, застосовуються, коли виводиться замкнутий багатокутник (графічна структура POLYGONS). У цьому випадку його внутрішня область зафарбовується кольором, встановленим в опції color, причому у разі значення PATCHNOGRID його межа не відображається. Якщо в графічному висновку немає замкнутих багатокутників, то дія цих значень даної опції відповідає значенню LINE.
symbol
Визначає тип символу, яким позначаються точки графіка функції при style = POINT. Приймає значення: BOX для, CROSS для +, CIRCLE для О, POINT для · (точка) і DIAMOND для à
symbolsize
Задає розмір символу в пунктах. Його значення може бути будь-яке натуральне число. За замовчуванням використовуються символи розміром 10 пунктів. Дія цієї опції не поширюється на символ POINT.
thickness
Визначає товщину лінії графіка. Значення є цілим числом від 0 до 15, відповідаючи зміни товщини лінії від тонкої до найжирнішої.
tickmarks
Визначає число точок, не менш якого має бути позначено по горизонтальній і вертикальної осі координат. Значення задається у вигляді списку [n, m]. Для кожної з осей можна визначити список позначуваних точок.
title
Визначає рядок, виведену як заголовок малюнка. За замовчуванням заголовок не виводиться. У рядку використовуються спеціальні комбінації символів. Наприклад, \ n здійснює переклад на новий рядок, формуючи тим самим багаторядковий заголовок.
titlefont
Визначає шрифт для заголовка малюнка. Значення цієї опції аналогічно значенню опції font.
xtickmarks
Задає число точок, не менш якого має бути позначено на горизонтальній осі. Значення параметру може бути цілим числом або списком значень координат точок горизонтальній осі, які повинні бути помічені. Список може складатися з рівнянь, ліві частини яких визначають координати позначуваних точок, а праві ставлять в зворотних лапках відображуваний текст, наприклад, [0 = `0.`, 0.5 = `1 / 2`, 1 = `1.`].
ytickmarks
Задає число точок, не менш якого має бути позначено на вертикальній осі. Значення параметру може бути цілим числом або списком значень координат точок вертикальної осі, які повинні бути помічені. Список може складатися з рівнянь, ліві частини яких визначають координати позначуваних точок, а праві ставлять в зворотних лапках відображуваний текст, наприклад, [0 = `0.`, 0.5 = `1 / 2`, 1 = `1.`].

Нижче наводяться приклади роботи з командою plot (). Першим прикладом буде відображення графіка функції на інтервалі [-4,4] зміни незалежної змінної х з створенням написи.
Приклад 1. Відображення графіка функції з написом.
> Plot (x ^ 2 +2 * cos (x ^ 2), x =- 4 .. 4,
color = green,
`Приклад виведення \ nграфіка функції`,
titlefont = [COURIER, 14],
xtickmarks = 8,
thickness = 6,
axesfont = [HELVETICA, 11],
labels = [«x», «y (x)»],
labeldirections = [HORIZONTAL, VERTICAL],
labelfont = [TIMES, ROMAN, 16]);

Для зручності сприйняття в прикладі 1 (і в деяких інших нижченаведених прикладах) команди набрані в стовпчик, кожна окремо. На практиці команди набираються в рядок, одна за одною, без пробілів. Для створення многострочной написи в рядку значення опції title використаний символ переходу на новий рядок (\ n).
Команда plot () відображає графіки функцій не тільки на кінцевому інтервалі зміни незалежної змінної, але і на нескінченному:
> Plot (3 * cos (x) / x, x = 0 .. infinity, - 1.5 .. 1, color = red, numpoints = 1000, thickness = 1);

Тут довелося обмежити область значень функції діапазоном [-1. 5,1], так як при х, що прагне до нуля, функція прагне до нескінченності, а також задати більше точок на графіку функції, інакше в районі написи infinity не спостерігалася б гладкість функції, а були б явні злами, які не відповідають поведінці функції .
У явному вигляді можна представити не всяку функцію. Багато функцій задаються в параметричній формі. Відображення графіків таких функцій лише трохи відрізняється від виведення явно задаються функцій. Відмінність полягає в тому, що параметрична крива задається у вигляді списку, де перший і другий елементи є виразами через параметр, відповідно, горизонтальної і вертикальної координат, а третій елемент списку задає зміна параметра у вигляді діапазону. Відображення параметрично заданої кривої показано на прикладі 2.
Приклад 2. Відображення графіка параметрично заданої функції.
> Plot ([cos (t) ^ 5,2 * sin (2 * t) ^ 7, t = 0 .. 2 * Pi],
color = orange,
title = `Відображення \ nпараметріческой \ nкрівой`,
titlefont = [COURIER, 14],
xtickmarks = 4,
thickness = 3,
axesfont = [HELVETICA, 11]);

При необхідності виведення декількох функцій на одному графіку слід в команді plot () ставити функції у вигляді безлічі або списку, а значення опції color у вигляді списку дозволяє задати колір для виводу графіків функцій. Якщо опція color не задана, то функції відображаються у відповідності зі списком квітів за замовчуванням.
Приклад 3. Відображення графіків декількох функцій.
> Plot ([x ^ 3 +1.5 * sin (x ^ 3), 20 * exp (-1.5 * x) * sin (x)],
x =- 1 .. 3.5, - 1 .. 5,
color = [orange, green],
`Відображення \ nграфіков \ nнесколькіх функцій`,
titlefont = [COURIER, 14],
legend = [«x ^ 3 +1.5 * sin (x ^ 3)», «20 * exp (-1.5 * x) * sin (x)»],
xtickmarks = 4,
thickness = 3,
linestyle = [4,1],
axesfont = [HELVETICA, 11],
labels = [«x», «Графіки»],
labelfont = [TIMES, ITALIC, 12]);


Рекомендується при виведенні декількох графіків також відображати легенду завданням списку значень опції legend. Легенду можна завжди приховати або знову відобразити за допомогою команди Show Legend меню Legend.
Команда plot () дозволяє відображати на графіку окремі точки, які задаються у вигляді списку списків, тобто списку, елементами якого є списки. Ці двоелементний списки визначають координати точок на площині. Для виведення точок необхідно задати значення опції style, рівної POINT. Якщо цього не зробити, то Maple відобразить ламану лінію, що сполучає точки в послідовності їх завдання, не виділяючи їх спеціальними символами. У прикладі 4 точки, задані своїми координатами на площині, відображаються з використанням символу коло symbol = CIRCLE.
Приклад 4. Відображення точок на площині.
> Plot ([[1,1], [2,1], [3,2], [-2,2], [-1,3.5], [1. 5,4], [1. 3,3.1 ], [2,2]],
x =- 3 .. 3, - 1 .. 5,
color = [blue],
style = POINT,
symbol = CIRCLE,
symbolsize = 12,
`Відображення точок \ nкомандой plot`,
titlefont = [COURIER, 14],
xtickmarks = 4,
axesfont = [HELVETICA, 11],
labels =[«», «Точки»],
labelfont = [TIMES, ITALIC, 16]);

2. Меню для роботи з двовимірної графікою.
Після побудови графіка функції командою plot () або іншою командою двовимірної графіки з пакету plots, його зовнішній вигляд можна змінити. Для цього треба перевстановити значення деяких опцій за допомогою команд основного меню інтерфейсу користувача, контекстної панелі інструментів чи команд контекстного меню, яке відображається натисканням лівої кнопки миші при наведенні покажчика в область малюнка.
На рис. 1 показаний загальний вигляд інтерфейсу користувача з меню і контекстної панеллю інструментів для роботи з графікою. Також на цьому ж малюнку відображено контекстне меню, що з'являється при клацанні правою кнопкою миші, коли покажчик розташований в області графічного виведення. При виділенні двовимірної графіки на робочому аркуші меню Insert, Sdivadsheet та Options, що знаходяться в рядку основного меню, замінюються новими Style, Legend. Axes, Projection, Animation і Export, які дозволяють змінити основні опції побудованого графіка, а також зберегти його в різних форматах з допомогою команд останнього меню. Всі команди цих меню дублюються в контекстному меню, в якому додатково присутня команда Сміттю копіювання графіки в Буфер обміну, а деяка їх частина в контекстній панелі інструментів для двовимірної графіки. На рис. 1 показані опції, яким відповідають кнопки контекстної панелі інструментів. Додатково до зміни основних меню скорочується список команд меню Format. Так змінюється вікно інтерфейсу користувача при виділенні двовимірного графіка на робочому аркуші.
Команди Line (Лінія). Point (Точка), Patch (Заливка) і Patch w / o grid (Заливка без сітки) меню Style встановлюють значення опції style, рівною, відповідно, line, point, patch або PATCHNOGRID. На контекстної панелі інструментів цим командам відповідають перші чотири кнопки (рис. 1).

Рис. 1. Інтерфейс користувача при виділенні графіки

Підменю Symbol (Символ), Line Style (Тип лінії) і Line Width (Товщина лінії) дозволяють встановити значення опцій symbol, linestyle і thickness, а команда Symbol Size відповідає за встановлення і зміна розмірів символів відображення точок при відображенні ліній точками, тобто . коли встановлена ​​опція linestyle = POINT. Кнопок на контекстній панелі інструментів для цих опцій не передбачено.
Команда Show Legend меню Legend додає або видаляє легенду з виділеного графіка. Вона працює як перемикач: якщо легенда поміщена на графік, то зліва від команди відображається «галочка», якщо на графіку легенда відсутня, то немає й «галочка». Команда Edit Legend відображає діалогове вікно Legend Labels, в якому можна змінити написи легенд для кривих, що відображаються на графіці. Для цього слід у списку Curve вибрати необхідну криву, а в полі Label ввести нове значення напису.
Команди меню Axes (Осі) дозволяють встановити значення BOXED, FRAME, NORMAL і NONE опції axes. На контекстної панелі інструментів їм відповідають чотири кнопки, показані на рис. 1.
Меню Projection (Проекція) встановлює значення опції scaling. На панелі інструментів значення цієї опції можна встановлювати за допомогою останньої кнопки. Якщо вона не натиснута, то відповідає значенню unconstrained, якщо натиснута - встановлено значення constrained.
Меню Animation спеціально призначене для анімації зображень і стає доступним, коли в документі Maple графіка виводиться командою створення анімації animate ().
Командами останнього меню Export можна зберегти виділений на робочому аркуші графік в одному з наступних форматів: EPS, GIF, JPG, BMP і WMF.
Всі перераховані команди меню можна виконати з контекстного меню, у якому крім цих команд присутня команда Сміттю (Копіювати), яка копіює графічний малюнок у Буфер обміну операційної системи Windows для вставки його в документ іншого додатка або обробки будь-якої графічної програмою. Відзначимо, що скопіювати графік у Буфер обміну можна і командою Сміттю меню Edit.

Література
1. Говорухін В.М., Цибуліно В.Г. Введення в Maple. Математичний пакет для всіх. - М.: Світ, 1997. - 208 с.
2. Дьяконов В.П. Математична система Maple V. - М.: Видавництво «Солон», 1998.
3. Двайт Г.Б. Таблиці інтегралів та інші математичні формули. - М.: Наука. Головна редакція фізико-математичної літератури, 1983. - 176 с.
4. Матросов А.В. Maple 6. Рішення задач вищої математики і механіки. - СПб.: БХВ - Петербург, 2001. - 528 с.
5. Манзон Б.М. Maple V Power Edition - М.: Інформаційно-видавничий дім «Філін», 1998 р.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Програмування, комп'ютери, інформатика і кібернетика | Лабораторна робота
50.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Графіка в системі Maple V
Синтаксис основні об`єкти та команди системи Maple
Етапи складання графіка документообігу і графіка облікових робіт на підприємстві
Етапи складання графіка документообігу і графіка облікових робіт
Випуклість і вгнутість графіка функції точки перегину Асимптоти графіка функції Схема дослідж
Двовимірна кластеризуючих за граничним відстані Дискретна математика
Рішення задач лінійного програмування в середовищі Maple
Використання команд перетворення виразів Maple для математичних обчислень
Графіка
© Усі права захищені
написати до нас