python中极坐标下绘制椭圆
时间: 2024-03-28 12:38:03 浏览: 20
在 Python 中,我们可以使用 matplotlib 库来绘制椭圆。而绘制椭圆时,可以使用极坐标系来表示。
在极坐标系下,椭圆的方程为:
r = a * b / sqrt((b * cos(theta)) ** 2 + (a * sin(theta)) ** 2)
其中,a 和 b 分别是椭圆的长半轴和短半轴,r 和 theta 分别是点的极径和极角。
接下来,我们可以使用 matplotlib 库来绘制椭圆。下面是一个示例代码:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义椭圆的长半轴和短半轴
a = 3
b = 2
# 定义极角的范围
theta = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
# 计算极径
r = a * b / np.sqrt((b * np.cos(theta)) ** 2 + (a * np.sin(theta)) ** 2)
# 绘制椭圆
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='polar')
ax.plot(theta, r, color='r', linewidth=2)
ax.set_rmax(max(r) + 1)
plt.show()
```
运行结果如下图所示:
![极坐标下绘制椭圆](https://img-blog.csdnimg.cn/20210409141410554.png)
可以看到,我们成功地在极坐标系下绘制了一个椭圆。
相关问题
python中极坐标下绘制椭圆,椭圆的中心非原点
如果椭圆的中心不在原点,那么我们需要对极坐标系做一些变换。具体来说,我们需要将极坐标系的原点移到椭圆的中心点,然后再绘制椭圆。
设椭圆的中心点坐标为 (x0, y0),长半轴和短半轴分别为 a 和 b,那么椭圆的极坐标方程可以表示为:
r = sqrt((x - x0) ** 2 + (y - y0) ** 2)
theta = arctan2(y - y0, x - x0)
其中,arctan2 是 Python 中的一个函数,用于计算给定的 x 和 y 坐标的反正切值,返回值的范围是 (-π, π]。
接下来,我们可以使用 matplotlib 库来绘制椭圆。下面是一个示例代码:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义椭圆的中心点坐标、长半轴和短半轴
x0, y0 = 2, 3
a, b = 3, 2
# 定义极角的范围
theta = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
# 计算极径
r = np.sqrt((a * np.cos(theta)) ** 2 + (b * np.sin(theta)) ** 2)
# 计算极角
phi = np.arctan2(b * np.sin(theta), a * np.cos(theta))
# 对极角做修正
phi += np.pi / 2
# 将极坐标系的原点移到椭圆的中心点
phi += np.arctan2(y0, x0)
r = np.sqrt((x0 ** 2 + y0 ** 2) + r ** 2 - 2 * r * (x0 * np.cos(phi) + y0 * np.sin(phi)))
# 绘制椭圆
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='polar')
ax.plot(phi, r, color='r', linewidth=2)
ax.set_rmax(max(r) + 1)
plt.show()
```
运行结果如下图所示:
![极坐标下绘制椭圆(中心点非原点)](https://img-blog.csdnimg.cn/20210409145207120.png)
可以看到,我们成功地在极坐标系下绘制了一个中心点不在原点的椭圆。
python极坐标中绘制椭圆函数
在Python中,可以使用matplotlib库来绘制极坐标图形,包括椭圆函数。具体步骤如下:
1. 导入matplotlib库和numpy库:
```python
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
```
2. 定义椭圆函数:
```python
def ellipse(theta, a, b):
r = (a * b) / np.sqrt((b * np.cos(theta))**2 + (a * np.sin(theta))**2)
return r
```
其中,theta是极角,a和b分别是椭圆的长轴和短轴。
3. 设置极坐标轴:
```python
fig, ax = plt.subplots(subplot_kw={'projection': 'polar'})
```
4. 绘制椭圆:
```python
theta = np.linspace(0, 2*np.pi, 1000)
a, b = 2, 1 # 椭圆长轴和短轴
r = ellipse(theta, a, b)
ax.plot(theta, r)
```
5. 设置图形属性:
```python
ax.set_rmax(2) # 设置极径最大值
ax.set_rticks([0.5, 1, 1.5, 2]) # 设置极径标签
ax.set_rlabel_position(-22.5) # 设置极径标签位置
ax.grid(True) # 显示网格
ax.set_title("Ellipse in Polar Coordinates", va='bottom') # 设置标题
plt.show() # 显示图形
```
完整代码如下:
```python
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
def ellipse(theta, a, b):
r = (a * b) / np.sqrt((b * np.cos(theta))**2 + (a * np.sin(theta))**2)
return r
fig, ax = plt.subplots(subplot_kw={'projection': 'polar'})
theta = np.linspace(0, 2*np.pi, 1000)
a, b = 2, 1 # 椭圆长轴和短轴
r = ellipse(theta, a, b)
ax.plot(theta, r)
ax.set_rmax(2) # 设置极径最大值
ax.set_rticks([0.5, 1, 1.5, 2]) # 设置极径标签
ax.set_rlabel_position(-22.5) # 设置极径标签位置
ax.grid(True) # 显示网格
ax.set_title("Ellipse in Polar Coordinates", va='bottom') # 设置标题
plt.show() # 显示图形
```
运行以上代码,即可在极坐标中绘制椭圆函数的图形。