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    用Mathematica绘制函数图像——参数方程式

    来源:网络收集  点击:  时间:2024-03-02
    【导读】:
    这里,有精美绝伦的图形,有枯燥乏味的代码,这里说的是用Mathematica的ParametricPlot(3D)、绘制参数方程的图像的方法。工具/原料more电脑Mathematica方法/步骤1/15分步阅读

    先来吸睛——一个半透明的绿贝壳:

    ParametricPlot3D (1 + Cos), -1.16^v Sin (1 + Cos), -2 1.16^v (1 + Sin)}, {u, 0, 2 Pi}, {v, -15, 6},

    Mesh - None, PlotStyle - {Opacity, Green}, PlotRange - All,

    PlotPoints - 25, Boxed - False, Axes - False]

    2/15

    另一条参数化的曲面:

    ParametricPlot3D, Sin + Cos, Sin}, {u, 0, 2 \}, {v, -\, \}, Mesh - None, Axes - False,

    Boxed - False, PlotStyle - {Opacity, Green}】

    3/15

    绘制两个套在一起的圆环,两个圆环红绿相间:

    ParametricPlot3D) Sin, 4 + (3 + Cos) Cos,

    4 + Sin}, {8 + (3 + Cos) Cos, 3 + Sin,

    4 + (3 + Cos) Sin}}, {u, 0, 2 Pi}, {v, 0, 2 Pi},

    PlotStyle - {{Opacity, Red}, {Opacity[0.6】, Green}},

    Mesh - None, Axes - False, Boxed - False】

    注意透明度是分别设置的!

    4/15

    三个圆环套在一起,用不同的颜色加以区分:

    ParametricPlot3D) Sin, 4 + (3 + Cos) Cos,

    4 + Sin}, {8 + (3 + Cos) Cos, 3 + Sin,

    4 + (3 + Cos) Sin}, {12 + (3 + Cos) Sin,

    4 + (3 + Cos) Cos, 4 + Sin}}, {u, 0, 2 Pi}, {v, 0, 2 Pi},

    PlotStyle - {{Opacity, Red}, {Opacity,

    Green}, {Opacity, Blue}}]

    读者可以自己思考一下,如何画出三个互相缠绕的圆环?

    5/15

    绘制一个不透明的蓝色球体,表面有均匀的波浪条纹,还有白色的高光反射:

    ParametricPlot3D Sin + 0.05 Cos,

    Cos Sin + 0.05 Cos,

    Cos}, {u, -\, \}, {v, -\, \}, MaxRecursion - 4,

    PlotStyle - {Blue, Specularity}, Axes - None,

    Boxed - False, Mesh - None]

    高光反射,用Specularity控制。

    6/15

    画贝壳的时候,在变化区域较快的区域,增加网格线的密度:

    ParametricPlot3D (1 + Cos), -1.16^v Sin (1 + Cos), -2 1.16^v (1 + Sin)}, {u, 0,

    2.6 Pi}, {v, -15, 6}, Mesh - All, PlotRange - All, Boxed - False,

    Axes - False, PlotStyle - {Opacity, Pink}】

    7/15

    绘制三维空间的曲线——单参数是曲线,双参数是曲面:

    ParametricPlot3D, Sin, Sqrt + Sin/5}, {u, 0,

    4 Pi}, Mesh - All, PlotStyle - {Pink}

    8/15

    Mathematica会自动选择画图的区域范围,以下面的“长号”为例:

    ParametricPlot3D, v Sin, 1/Abs]}, {u, 0,

    2 Pi}, {v, 0, 1}, PlotStyle - RGBColor,

    Boxed - False, Axes - False】

    这里,坐标隐藏了。你可以把“, Axes - False”删掉,可以看到坐标系。

    9/15

    当曲面不连续的时候,Mathematica会自动忽略掉无法显示的部分:

    ParametricPlot3D, u Sin, Im^5)^(1/5)]}, {u,

    0, 2}, {v, 0, 2 Pi}, Mesh - None, ExclusionsStyle -》 {None, Red}]

    10/15

    弹簧绕成一个圈会是什么模样呢?

    ParametricPlot3D, (2 + Cos) Sin,

    Sin}, {i, {0, Pi}}]], {u, 0, 2 Pi}】

    11/15

    给它起个名字叫“弹簧线圈”:

    ParametricPlot3D) Cos, (2 + Cos) Sin,

    Sin}, {u, 0, 2 Pi}, AxesLabel - {x, y}, PlotLabel - “弹簧线圈”]

    12/15

    有两种方法可以画一个圆环。

    第一种方法是用RevolutionPlot3D旋转一个圆得到圆环,这里先忽略;

    第二种方法:

    ParametricPlot3D) Cos, (2 + Cos) Sin,

    Sin}, {u, 0, 2 Pi}, {v, 0, 2 Pi}, AxesLabel - {x, y},

    PlotLabel - “圆环”]

    13/15

    用ColorFunction把“线圈”和“圆环”画成彩色:

    ParametricPlot3D) Cos, (2 + Cos) Sin,

    Sin}, {u, 0, 2 Pi}, {v, 0, 2 Pi}, Mesh - 25,

    ColorFunction - Function],

    ColorFunctionScaling - False]

    ParametricPlot3D) Cos, (2 + Cos) Sin,

    Sin}, {u, 0, 2 Pi}, PlotStyle - Thick,

    ColorFunction - Function],

    ColorFunctionScaling - False]

    14/15

    上面的动态图片如下。

    15/15

    先到这里吧!

    注意事项

    当绘制多个图形的时候,各项参数要分开设置。

    高光反射,用Specularity控制。

    在变化区域较快的区域,可以适当地增加网格线的密度。

    把“, Axes -gt; False”删掉,可以看到坐标系。

    当曲面不连续的时候,Mathematica会自动忽略掉无法显示的部分。

    读者可以自己思考一下,如何画出三个互相缠绕的圆环?

    还可以用RevolutionPlot3D旋转一个圆得到圆环。

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