SymPy 在同一图中绘制2个或更多函数的图形

在本文中，我们将介绍如何使用SymPy库在同一图中绘制2个或更多函数的图形。SymPy是一个强大的Python库，提供了丰富的数学功能和绘图能力。我们将使用SymPy的plotting模块来绘制函数图形，并利用其灵活性和多样的参数选项来实现我们的需求。

阅读更多：SymPy 教程

SymPy Plotting模块的基本使用

SymPy的plotting模块提供了各种函数绘图的工具和函数。我们可以使用plot函数来绘制函数图形。下面是plot函数的基本语法：

plot(expr, (var, start, end), **kwargs)

其中：
– expr是要绘制的函数表达式，可以是一个数学表达式或者一个SymPy符号表达式。
– (var, start, end)是参数变量的范围，可以是一个变量和其对应的取值范围，也可以是一个包含多个变量和对应的范围的列表或元组。
– kwargs是一些可选的参数，用来设置绘图的属性，如颜色、线型、标签等。

以下将给出几个示例来说明如何在同一图中绘制多个函数。

示例1：在同一图中绘制两个函数的图形

首先，我们导入必要的库并设置绘图的默认样式：

from sympy import symbols, sin, cos, plot
from sympy.plotting import plot
from sympy.plotting import plot_style
plot_style.use('default')

接下来，我们定义两个函数，并现在将它们绘制在同一图中：

x = symbols('x')
expr1 = sin(x)
expr2 = cos(x)
p = plot(expr1, expr2, (x, -5, 5), show=False)
p[0].line_color = 'r'  # 设置第一个函数的线条颜色为红色
p[1].line_color = 'b'  # 设置第二个函数的线条颜色为蓝色
p.show()

上述代码中，我们先通过symbols函数定义了一个变量x，然后分别定义了两个函数：expr1为sin(x)，expr2为cos(x)。接着，我们使用plot函数绘制了expr1和expr2在x取值范围为-5到5之间的图形。通过设置line_color属性，我们将第一个函数的线条颜色设置为红色，第二个函数的线条颜色设置为蓝色。最后使用show方法显示图形。

示例2：在同一图中绘制三个函数的图形

除了绘制两个函数外，我们还可以绘制更多的函数。下面的示例展示如何在同一图中绘制三个函数的图形：

x = symbols('x')
expr1 = sin(x)
expr2 = cos(x)
expr3 = x**2
p = plot(expr1, expr2, expr3, (x, -5, 5), show=False)
p[0].line_color = 'r'
p[1].line_color = 'b'
p[2].line_color = 'g'
p.show()

上述代码中，我们定义了三个函数：expr1为sin(x)，expr2为cos(x)，expr3为x**2。然后，我们使用plot函数将这三个函数绘制在同一图中，并设置了每个函数的线条颜色。最后，使用show方法显示图形。

示例3：在同一图中绘制多个函数的图形，并设置标题和标签

在实际的绘图中，我们可能还需要为图形添加标题和标签，来增加图形的可读性。下面的示例展示了如何在同一图中绘制多个函数的图形，并设置标题和标签：

x = symbols('x')
expr1 = sin(x)
expr2 = cos(x)
p = plot(expr1, expr2, (x, -5, 5), show=False, legend=True)
p[0].line_color = 'r'
p[1].line_color = 'b'
p.title = 'Two Functions Plot'
p.xlabel = 'x'
p.ylabel = 'y'
p.show()

上述代码中，我们将legend参数设置为True来显示图例，然后使用title、xlabel和ylabel属性来设置图形的标题、x轴标签和y轴标签。最后，使用show方法显示图形。

总结

在本文中，我们介绍了如何使用SymPy库在同一图中绘制2个或更多函数的图形。通过SymPy的plotting模块，我们可以轻松地绘制出各种函数的图形，并灵活地设置图形的属性。我们可以通过设置线条颜色、标题、轴标签等方式来增加图形的可读性。希望本文对您使用SymPy来绘制多个函数的图形有所帮助。