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驿动的心 精选

已有 4530 次阅读 2018-3-15 08:16 |系统分类:教学心得

 MyHeart.GIF

一、功能描述

        直角坐标式是Mathematica画平面曲线的最简单的方法。这种最简单的方法是根据数学函数y=f(x)来操作。作为函数的f[x],则一个x只对应一个y, 也就是作y轴平行直线,这条平行直线最多与y=f(x)的曲线交于一点,因此y=f[x]函数曲线不可能像极坐标式和参数方程式那样丰富多彩。

        然而为了吸引学生掌握这种最基本方法,KFC使用了如下函数

 image001.gif                                            (1)

这里的b是个参数。对比较大的b, (1)可以出现心形的效果,如下图(b=4)

image002.gif


不断地改变b值,则可实现推文开头的“驿动的心”之效果

 

二、实现方法

 

        实现语句

        f=(CubeRoot[x])^2+Sqrt[2-x^2]Sin[(b+b^2)Pix];

        SS=Table[Plot[f,{x,-2,2},PlotStyle->Red,Axes->False, PlotPoints->20],{b,1,4,0.1}]

        Export["D:\\ MyHeart.GIF",Join[SS,Reverse[SS]]]


        完成后,在D盘的根文件夹下就会出现一个叫MyHeartGIF文件。播放MyHeart.GIF出现了上面的“驿动的心”。


        实现上面的动图,就是三句程序,也就这三句这就是“公式图形不烦恼”的展现你的烦恼也就是区区的三句话!!!

但是有些细节还是要交代一下:

1)    第①句几乎是直接“抄”式(1),但是要注意image003.gif

不是用x^(2/3)。如果要是用x^(2/3),只能画出右半个心。这是因为当x<0时,x^(2/3)(x^(1/3))^2来计算,而不是(x^2) ^(1/3)。这两种算法差异表现对负数的处理,比如-1,第二种处理的结果是1,而第一种处理的结果却不是1,这是因为(-1)^(1/3)不等于-1,这多少让我们有点意外。


2)    Notebook中输入 (-1)^(1/3) SHIFT+Enter后得到image004.jpg,不是-1。即便你用SimplifyFullSimplify ,就是不变成-1结果依旧是image005.jpg


3)    Notebook中输入N[ (-1)^(1/3)] SHIFT+Enter后得到0.5+0.866025I,而不是-1。所以。这时你该猜到image006.gif,而image007.gif


4)    根据前面的分析,对x<0x^(2/3)是复数,有虚部,有实部,而Plot函数不能画复数。这就是为什么如果用x^(2/3)只能画出半个心的原因。


5)    CubeRoot是立方根的意思,它确确实实有CubeRoot[-1]=-1。当然用(Abs[x])^(2/3)(x^2)^(1/3)也能实现整个心。


6)    第①句中的Sin[(b+b^2)Pi x]实现波动效果;b+b^2是为了实现波动频率非线性增加的效果。


7)    第②句中的Plot是画图函数;{-2,2}是横坐标x的范围(这个范围是必须参数,不能缺少);PlotStyle->Red把线设成红色;AspectRatio是图的纵横比参数,AspectRation->1把图形的纵横比设成1;Axes->False去掉坐标轴。


8)     第②句的最外层Table是制表函数。{b,1,4,0.1}表示b1以步长0.1取到4。对每个b值都画一个图。Table把这些图组进一个List,放入SS中。


9)    第③句Join[SS,Reverse[SS]]图列存入MyHeart.GIF的文件,是按GIF格式存。SS的心的波动频率逐渐增加。为了实现波动频率逐渐减少,把SS倒过来,即Reverse[SS]Join[SS,Reverse[SS]]SSReverse[SS]合成一个List, 构成"驿动"的一个周期。


GIF文件是自动反复播放,这样“心”一直"驿动"下去。


HoriIcon.GIF



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