python-3.x - Matplotlib 中的极坐标图,通过映射到笛卡尔坐标
问题描述
我有一个变量 (P),它是角度 (theta) 的函数:
在这个等式中,K是一个常数,theta_p等于 0,I是第一类(0 阶)的修正贝塞尔函数,定义为:
现在,我想针对常数K的不同值绘制P与theta的关系。首先,我计算了参数I,然后将其代入第一个方程以计算不同角度 theta 的 P。我通过放置将其映射到笛卡尔坐标中:
x = P*cos(θ)
y = P*sin(θ)
这是我在常数 k=2.0 时使用 matplotlib 和 scipy 的 python 实现:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.integrate import quad
def integrand(x, a, k):
return a*np.exp(k*np.cos(x))
theta = (np.arange(0, 362, 2))
theta_p = 0.0
X = []
Y = []
for i in range(len(theta)):
a = (1 / np.pi)
k = 2.0
Bessel = quad(integrand, 0, np.pi, args=(a, k))
I = list(Bessel)[0]
P = (1 / (np.pi * I)) * np.exp(k * np.cos(2 * (theta[i]*np.pi/180. - theta_p)))
x = P*np.cos(theta[i]*np.pi/180.)
y = P*np.sin(theta[i]*np.pi/180.)
X.append(x)
Y.append(y)
plt.plot(X,Y, linestyle='-', linewidth=3, color='red')
axes = plt.gca()
plt.show()
(请注意,为了便于可视化,将分布绘制在单元 1 的圆圈上)
但是,上面代码生成的图表似乎与上图不相似。知道上述实现有什么问题吗?在此先感谢您的帮助。
这些公式的参考是等式 5 和 6,您可以在此处找到
解决方案
你的公式有误。
您的公式给出了单位圆上方函数的增量。所以在你的函数中得到你想要的情节,只需将 1 添加到它。
这是您想要的,带有一些整理好的python。...请注意,您可以将“P”值的整个计算作为一个 numpy 向量线,您不需要遍历索引。...您也可以直接在 matplotlib 中绘制极坐标图 - 您无需将其转换为笛卡尔坐标。
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.integrate import quad
theta = np.arange(0, 2*np.pi+0.1, 2*np.pi/100)
def integrand(x, a, k):
return a*np.exp(k*np.cos(x))
for k in np.arange(0, 5, 0.5):
a = (1 / np.pi)
Bessel = quad(integrand, 0, np.pi, args=(a, k))
I = Bessel[0]
P = 1 + (1/(np.pi * I)) * np.exp(k * np.cos(2 * theta))
plt.polar(theta, P)
plt.show()
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