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python - 将函数和颤动结果绘制到相同的图形问题

问题描述

在下面的代码中，我试图找出python中梯度的工作原理并绘制它的结果。

当我在没有 的情况下运行代码时plt.plot(x,f)，根据我的知识，梯度向量似乎是合理的（x 轴除外，因为它不在 -100 和 100 之间，我不知道为什么）。但是，当我试图在功能线上查看这些向量时，我遇到了问题。我的代码如下：

from numpy import *
import matplotlib.pyplot as plt

x = mgrid[-100:101:1]
f = x**2

Ex = gradient(f)

fig = plt.figure(1)
ax = fig.gca()
ax.quiver(x,Ex)
ax.plot(x,f)
plt.show()

我只是想知道是否有人能看到我哪里出错了，感谢任何帮助。

标签： pythonnumpymatplotlib

解决方案

查看quiver 文档，您会发现调用签名：

quiver(U, V, **kw)
quiver(U, V, C, **kw)
quiver(X, Y, U, V, **kw)
quiver(X, Y, U, V, C, **kw)

这些是理解位置参数的方式。这意味着在您的情况下，它分别理解xasU和Exas V、beingU以及V箭头向量的 x 和 y 分量。因此，由于没有提供向量的 x 和 y 位置，它会绘制从 0 到数组长度的箭头，每个箭头从整数位置开始，在您的情况下，从 0 到 200。

为了解决这个问题，首先要注意的是quiver的描述是绘制一个二维箭头场。. 它是一个内在的二维函数。因此，为了实现您想要的输出，我们必须提供箭头的 x 和 y 位置，即x和f。而且，它的 x 和 y 箭头分量，可以很容易地从梯度计算出来Ex。梯度大致为dy/dx，因此一旦梯度f'已知，表示它的 xy 平面中的箭头为(u,v)=(l,f'*l)其中l是x数组中的间距。

最终，改为使用以下命令进行绘图：

plt.quiver(x,f,np.ones_like(Ex),Ex,angles='xy')

解决问题。使angles='xy'箭头从 (x,y) 指向 (x+u, y+v)，就像在这种情况下一样。

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