时间戳

首页 > 解决方案 > 在 python 中绘制指数的导数 - 知道我做错了什么吗？

python - 在 python 中绘制指数的导数 - 知道我做错了什么吗？

问题描述

这是代码：导入东西

import numpy as np
import sympy as sp
from sympy import symbols, diff

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
import matplotlib.pyplot as plt

定义函数及其导数

t = symbols('t')
B = sp.exp(t)

f = sp.diff(B, t)

print(f)

绘图设置

fig1 = plt.figure(1)
ax1 = fig1.gca(projection='3d')

x, t, z = np.meshgrid(np.linspace(-4, 4, 15),
                  np.linspace(0, 4, 10),
                  np.linspace(-4, 4, 15))

u = 0
v = 0
ax1.quiver(x, t, z, u, v, f, length = 0.07)

plt.show()

我不断收到“无法转换为浮点数”错误，但程序确实会打印导数，并且在没有导数的情况下使用时也会绘图......

标签： pythonnumpyplotsympy

解决方案

这是回溯：

In [8]: ax1.quiver(x, t, z, u, v, f, length = 0.07)                             
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-8-66e3c3d2c6bf> in <module>
----> 1 ax1.quiver(x, t, z, u, v, f, length = 0.07)

/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/mpl_toolkits/mplot3d/axes3d.py in quiver(self, length, arrow_length_ratio, pivot, normalize, *args, **kwargs)
   2620 
   2621         XYZ = np.column_stack(input_args[:3])
-> 2622         UVW = np.column_stack(input_args[3:argi]).astype(float)
   2623 
   2624         # Normalize rows of UVW

/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/sympy/core/expr.py in __float__(self)
    278         if result.is_number and result.as_real_imag()[1]:
    279             raise TypeError("can't convert complex to float")
--> 280         raise TypeError("can't convert expression to float")
    281 
    282     def __complex__(self):

TypeError: can't convert expression to float

显然它试图将u,v,f参数转换为数字数组。

In [9]: np.column_stack([u,v,f])                                                
Out[9]: array([[0, 0, exp(t)]], dtype=object)

float(exp(t))不起作用。 f是一个同情的表达；你不能把它变成一个数字。

潜在的问题是您正在尝试使用数字绘图函数来绘制符号表达式。 sympy并且numpy不能无缝地协同工作。要么使用sympy's绘图工具，要么将您的表达式转换为数字表达式 - 在某些点计算的数字数组。

===

ax1.quiver(x, t, z, u, v, np.exp(t), length = 0.07)

运行。 np.exp(t)是一个数组，大小与 相同t。

===

Sympy 绘图：

In [12]: from sympy.plotting import plot                                        

In [13]: plot(f)                                                                
Out[13]: <sympy.plotting.plot.Plot at 0x7f02b0f99400>

https://docs.sympy.org/latest/modules/plotting.html

===

https://docs.sympy.org/latest/tutorial/basic_operations.html#lambdify

lambdify是sympy弥合 sympy 和 numpy 之间差距的工具。它从 sympy 表达式生成一个numpy（默认）函数：

In [27]: fn=lambdify(symbols('t'),f)                                            

In [28]: fn                                                                     
Out[28]: <function _lambdifygenerated(t)>

In [29]: fn(t).shape     # evaluate a the 3d array `t`                                                            
Out[29]: (10, 15, 15)

现在我们有了适用于的数字数组quiver：

In [36]: ax1.quiver(x, t, z, u, v, fn(t), length = 0.07)                        
Out[36]: <mpl_toolkits.mplot3d.art3d.Line3DCollection at 0x7f02b0f24e80>

推荐阅读