numpy 一个复杂的函数3D绘图

vpfxa7rd  于 2023-10-19  发布在  其他
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我有一个复杂的函数,想用Matplotlib绘制一个3D图形。下面是我的代码:

import numpy as np
from mpl_toolkits import mplot3d
import matplotlib.pyplot as plt
plt.style.use('seaborn-poster')
fig = plt.figure(figsize = (10,10))
ax = plt.axes(projection='3d')
           
x = np.arange(-23, 23, 0.1)
y = np.arange(-23, 23, 0.1)           

x1=25
y1=22
x2=15
y2=17
x3=25
y3=12
A1=np.exp(np.deg2rad(0.0) * 1j)
A2=np.exp(np.deg2rad(10.) * 1j)
A3=np.exp(np.deg2rad(20.) * 1j)
z=(((2*A1*(y1-y))/((x1-x)**2+(y1-y)**2))+((2*A2*(y2-y))/((x2-x)**2+(y2-y)**2))+((2*A3*(y3-y))/((x3-x)**2+(y3-y)**2)))
z_abs=np.abs(z)

X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = z_abs(X, Y)

surf = ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap = plt.cm.cividis)
# Set axes label
ax.set_xlabel('x', labelpad=20)
ax.set_ylabel('y', labelpad=20)
ax.set_zlabel('z', labelpad=20)

fig.colorbar(surf, shrink=0.5, aspect=8)

plt.show()

但是当运行代码时,我得到了这个错误:

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
Cell In[5], line 22
     19 z_abs=np.abs(z)
     21 X, Y = np.meshgrid(x, y)
---> 22 Z = z_abs(X, Y)
     24 surf = ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap = plt.cm.cividis)
     25 # Set axes label

TypeError: 'numpy.ndarray' object is not callable

我认为函数的虚部是问题所在。

bjg7j2ky

bjg7j2ky1#

@jared正确识别了问题:你的z_abs已经是一个Numpy数组,不能被调用(它不是一个函数)。你可以像下面的例子一样定义你的复杂函数:

import numpy as np
from mpl_toolkits import mplot3d
import matplotlib.pyplot as plt
# plt.style.use('seaborn-poster')

fig = plt.figure()
ax = plt.axes(projection='3d')

x1=25
y1=22
x2=15
y2=17
x3=25
y3=12
A1=np.exp(np.deg2rad(0.0) * 1j)
A2=np.exp(np.deg2rad(10.) * 1j)
A3=np.exp(np.deg2rad(20.) * 1j)

# this lambda function represents your "complex function"
z = lambda x, y: (((2*A1*(y1-y))/((x1-x)**2+(y1-y)**2))+((2*A2*(y2-y))/((x2-x)**2+(y2-y)**2))+((2*A3*(y3-y))/((x3-x)**2+(y3-y)**2)))
# this lambda function represents the absolute value of your complex function
z_abs = lambda x, y: np.abs(z(x, y))

n = 250
x = np.linspace(13, 18, n)
y = np.linspace(15, 20, n)  
X, Y = np.meshgrid(x, y)
# now you can evaluate the absolute value
Z = z_abs(X, Y)

surf = ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap = plt.cm.cividis)
# Set axes label
ax.set_xlabel('x', labelpad=20)
ax.set_ylabel('y', labelpad=20)

fig.colorbar(surf, shrink=0.5, aspect=8, label='abs(z)')

plt.show()

上面的照片真的不太好。当然,你可以在某个位置看到一根柱子,但没有别的。如果我是你,我会画出你的复变函数的绝对值log10

n = 250
x = np.linspace(13, 18, n)
y = np.linspace(15, 20, n)  
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.log10(z_abs(X, Y))

fig = plt.figure()
ax = plt.axes(projection='3d')
surf = ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap = plt.cm.cividis)
ax.set_xlabel('x', labelpad=20)
ax.set_ylabel('y', labelpad=20)
fig.colorbar(surf, shrink=0.5, aspect=8, label='abs(z)')
plt.show()

bqjvbblv

bqjvbblv2#

正如错误所说,z_abs是一个numpy数组。您试图通过执行z_abs(X, Y)来调用该数组,这是不可能的。相反,您可能希望像创建z那样创建Z,但使用XY,而不是xy。然后可以取该结果的绝对值进行绘图。

Z = (((2*A1*(y1-Y))/((x1-X)**2+(y1-Y)**2))+((2*A2*(y2-Y))/((x2-X)**2+(y2-Y)**2))+((2*A3*(y3-Y))/((x3-X)**2+(y3-Y)**2)))
Z_abs = np.abs(Z)

这就是我做了这些改变后得到的:

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