波形の簡単なプロット
モジュールのインポート
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import scienceplots
#Warning : As of version 2.0.0, you need to add import scienceplots before setting the style (plt.style.use('science')).
plt.style.use(['science', 'notebook'])
カラーコードの自作モジュールの関数のインポートして，
import color_html as clr
ユーザ関数
電圧波形は，
def funcv(t,zc): # 関数の定義
return np.sin(t-zc)
計算値の出力のために，
def table(sh,sv,h,v,f): # 数表の作成（フォーマットで整頓した出力）
print(f"{sh:>6s}",end=' ')
nh = len(h)
nv = len(v)
[print(f"{h[j]:6.3f}",end=' ') for j in range(nh)]
print('')
print(f"{sv:>6s}",end=' ')
print('')
for i in range(nv):
print(f'{v[i]:6.3f}',end=' ')
[print(f"{f[i,j]:6.3f}",end=' ') for j in range(nh)]
print('')
return
時間変化
時間 $t$ による変化を求めると，
pi2 = 2.0*np.pi
t_min, t_max, nt = 0.0, 4.0*pi2, 401
zc_min, zc_max, nz = 0.0, 4.0*pi2, 17
tt = np.linspace(t_min, t_max, nt)
zz = np.linspace(zc_min, zc_max, nz)
yy2 = np.empty(0)
for i in range(nz): # 0,1,2,...,n-1
alpha = tt-zz[i]
x1 = alpha >= 0.0
x2 = alpha <= pi2
x3 = np.logical_and(x1, x2)
yy = np.where(x3, funcv(tt,zz[i]), 0.0)
yy2 = np.append(yy2, yy)
yyy = np.reshape(yy2,[nz,nt])
計算値を表として出力すると，
nstep = 25 # 出力データの刻み
yyyt = np.transpose(yyy)
yyy2 = yyyt[0:nt:nstep,:]
tt2 = tt[0:nt:nstep]
print("sin (t - z/c)")
table("z/c/pi","t/pi",zz/np.pi,tt2/np.pi,yyy2) # 表の出力
sin (t - z/c)
z/c/pi 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 6.500 7.000 7.500 8.000
t/pi
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
0.500 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
1.000 -0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
1.500 -1.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
2.000 0.000 -1.000 -0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
2.500 0.000 0.000 -1.000 -0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
3.000 0.000 0.000 -0.000 -1.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
3.500 0.000 0.000 0.000 0.000 -1.000 -0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
4.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -1.000 -0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
4.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -1.000 -0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
5.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -1.000 -0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
5.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -1.000 -0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
6.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.000 -1.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
6.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -1.000 -0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000
7.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -1.000 -0.000 1.000 0.000 0.000 0.000
7.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -1.000 0.000 1.000 0.000 0.000
8.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.000 -1.000 0.000 1.000 0.000
カラーコードの自作モジュールの関数を使用して，
colorh = clr.color_code("green")
colorh
['GreenYellow',
'Chartreuse',
'LawnGreen',
'Lime',
'LimeGreen',
'PaleGreen',
'LightGreen',
'MediumSpringGreen',
'SpringGreen',
'MediumSeaGreen',
'SeaGreen',
'ForestGreen',
'Green',
'DarkGreen',
'YellowGreen',
'OliveDrab',
'Olive',
'DarkOliveGreen',
'MediumAquamarine',
'DarkSeaGreen',
'LightSeaGreen',
'DarkCyan',
'Teal']
プロットすると，
fig = plt.figure() # グラフ領域の作成
plt.text( 3.0, 2.25, "$z/c$", size="large")
plt.xlim(-1, 27) # x軸範囲の設定
plt.ylim(-1.5, 2.5) # y軸範囲の設定
plt.xlabel("$t$ [s]") # x軸のラベル設定
plt.ylabel("$V(t-z/c) / V_{max}$") # y軸のラベル設定
for i in range(nz):
plt.plot(tt, yyy[i,:], color=colorh[i], label=f"{zz[i]:.2f}")
# fontsize: int or {'xx-small', 'x-small', 'small', 'medium', 'large', 'x-large', 'xx-large'}
plt.legend(ncol=4, loc='upper right', fancybox=False, frameon=True, fontsize="large")
fig.savefig('p3_tlt_s8_1.pdf')
距離による変化
距離 $z$ による変化を求めると，
t_min, t_max, nt = 0.0, 4.0*pi2, 17
zc_min, zc_max, nz = 0.0, 4.0*pi2, 401
tt = np.linspace(t_min, t_max, nt)
zz = np.linspace(zc_min, zc_max, nz)
yy2 = np.empty(0)
for i in range(nt): # 0,1,2,...,n-1
alpha = tt[i]-zz
x1 = alpha >= 0.0
x2 = alpha <= pi2
x3 = np.logical_and(x1, x2)
yy = np.where(x3, funcv(tt[i],zz), 0.0)
yy2 = np.append(yy2, yy)
yyy = np.reshape(yy2,[nt,nz])
計算値を表として出力すると，
nstep = 25 # 出力データの刻み
yyyt = np.transpose(yyy)
yyy2 = yyyt[0:nz:nstep,:]
zz2 = zz[0:nz:nstep]
print("sin (t - z/c)")
table("t/pi","z/c/pi",tt/np.pi,zz2/np.pi,yyy2) # 表の出力
sin (t - z/c)
t/pi 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 6.500 7.000 7.500 8.000
z/c/pi
0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
0.500 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
1.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
1.500 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
2.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
2.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
3.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
3.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
4.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
4.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000 0.000
5.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000 0.000
5.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000 0.000
6.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000 -0.000
6.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -1.000
7.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000
7.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000
8.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
カラーコードの自作モジュールの関数を使用して，
colorh = clr.color_code("brown")
colorh
['Cornsilk',
'BlanchedAlmond',
'Bisque',
'NavajoWhite',
'Wheat',
'BurlyWood',
'Tan',
'RosyBrown',
'SandyBrown',
'Goldenrod',
'DarkGoldenrod',
'Peru',
'Chocolate',
'SaddleBrown',
'Sienna',
'Brown',
'Maroon']
プロットすると，
fig = plt.figure() # グラフ領域の作成
plt.text( 3.5, 2.28, "$ t$", size="large")
plt.xlim(-1, 27) # x軸範囲の設定
plt.ylim(-1.5, 2.5) # y軸範囲の設定
plt.xlabel("$z/c$ [s]") # x軸のラベル設定
plt.ylabel("$V(t-z/c) / V_{max}$") # y軸のラベル設定
for i in range(nt):
plt.plot(zz, yyy[i,:], color=colorh[i], label=f"{tt[i]:.2f}")
# fontsize: int or {'xx-small', 'x-small', 'small', 'medium', 'large', 'x-large', 'xx-large'}
plt.legend(ncol=4, loc='upper right', fancybox=False, frameon=True, fontsize="large")
fig.savefig('p3_tlt_s8_2.pdf')
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