Arch Linux

[Suche:] Mathematik-Software für Schaubilder und Funktionen

guy.brush™

Hallo,

ich suche aktuell ein (oder ggf. zwei) Programme, die folgendes können:

2D und 3D Funktionen zeichnen/plotten lassen (zu geg. Funktionen)
wirklichkürliche Funktionen zeichnen lassen (sprich, sie sollen so aussehen, wie ich möchte...ohne, dass ich selbstständig eine Interpolation durchführen muss 🙂 )
viele Schaubilder/Zeichnungen bestehen in der Mathematik ja aus Kreisen, "Kartoffeln" (abgerundete Polygone) mit vielen Pfeilen jeglicher Art (durchgehender Pfeil, gepunktet, gestrichelt, etc.), Pfeilen mit Krümmung, Ecken usw. und noch vieles mehr...solche Schaubilder würde ich ebenfalls gerne leicht realisieren können 🙂 [inkl. relativ exakter Zuweisungen ala "Pfeil von Punkt A nach Punkt B"]

Dabei wären noch folgende Anforderungen sehr wichtig:

Ich möchte die Graphiken (bisher) ausschließlich in LaTeX Dokumente einbinden.
Der optische Output sollte sehr gut bzw. professionell sein, also z.B. Kantenglättung bei Kurven/Kreisen (muss ich hierfür z.B. 300 dpi oder gar 600 dpi beim Erstellen der Bilder wählen?).
Sehr schön wäre es, wenn jemand eine Idee hätte, wie ich Beschriftungen mit der LaTeX Schrift Computer Modern erreichen könnte, damit hier kein Font-technischer Unterschied zum Rest des Dokuments besteht. Aber wie das realisierbar wäre, habe ich bisher keine Idee bei eingebundenen Graphiken.
In pdftikz einzuarbeiten scheint recht schwer zu sein, weshalb ich an ein Programm mit GUI dachte 🙂. [Ich habe leider nicht zu viel Zeit, so dass ich für manche Schaubilder nicht lange rumfrickeln möchte 🙂.]

Gnuplot soll sehr mächtig sein. Aber wie ich damit beliebige Funktionen* und insb. qualitativ hochwertigen Output erreiche, habe ich noch nicht so verstanden/gefunden.

* = Wer schon einmal ein bisschen mit Mathematik zu tun hatte, wird wissen, dass viele Funktionen eher skizziert als exakt genau gezeichnet werden. 🙂

Viele Grüße,

guy.brush™

stefanhusmann

guy.brush™ schriebHallo,

ich suche aktuell ein (oder ggf. zwei) Programme, die folgendes können:

2D und 3D Funktionen zeichnen/plotten lassen (zu geg. Funktionen)

gnuplot-luaterm oder gnuplot-cvs aus dem AUR. Die können ins pgf-Format (tikz) exportieren. Alternativ, wenn du dich in Python auskennst, könnte python-pyx eine Option sein.

guy.brush™ schrieb willkürliche Funktionen zeichnen lassen (sprich, sie sollen so aussehen, wie ich möchte...ohne, dass ich selbstständig eine Interpolation durchführen muss 🙂 )
viele Schaubilder/Zeichnungen bestehen in der Mathematik ja aus Kreisen, "Kartoffeln" (abgerundete Polygone) mit vielen Pfeilen jeglicher Art (durchgehender Pfeil, gepunktet, gestrichelt, etc.), Pfeilen mit Krümmung, Ecken usw. und noch vieles mehr...solche Schaubilder würde ich ebenfalls gerne leicht realisieren können 🙂 [inkl. relativ exakter Zuweisungen ala "Pfeil von Punkt A nach Punkt B"]

Hm, Inkscape?

guy.brush™ schriebDabei wären noch folgende Anforderungen sehr wichtig:

Ich möchte die Graphiken (bisher) ausschließlich in LaTeX Dokumente einbinden.

Der optische Output sollte sehr gut bzw. professionell sein, also z.B. Kantenglättung bei Kurven/Kreisen (muss ich hierfür z.B. 300 dpi oder gar 600 dpi beim Erstellen der Bilder wählen?).

Sehr schön wäre es, wenn jemand eine Idee hätte, wie ich Beschriftungen mit der LaTeX Schrift Computer Modern erreichen könnte, damit hier kein Font-technischer Unterschied zum Rest des Dokuments besteht. Aber wie das realisierbar wäre, habe ich bisher keine Idee bei eingebundenen Graphiken.

In pdfikz einzuarbeiten scheint recht schwer zu sein, weshalb ich an ein Programm mit GUI dachte 🙂. [Ich habe leider nicht zu viel Zeit, so dass ich für manche Schaubilder nicht lange rumfrickeln möchte 🙂.]

Da wäre ein Vektorformat angebracht.

guy.brush™ schrieb Gnuplot soll sehr mächtig sein. Aber wie ich damit beliebige Funktionen* und insb. qualitativ hochwertigen Output erreiche, habe ich noch nicht so verstanden/gefunden.

Freihandzeichnen kann gnuplot auch nicht. Daher wäre hier vielleicht inkscape im Spiel.

guy.brush™ schrieb * = Wer schon einmal ein bisschen mit Mathematik zu tun hatte, wird wissen, dass viele Funktionen eher skizziert als exakt genau gezeichnet werden. 🙂

Viele Grüße,

guy.brush™

linux-ka

Mit Schnittstelle zu Gnuplot, schau dir mal Maxima an. Quasi ein Klon zu Maple(TM).

aze

http://www.texample.net/tikz/examples/all/

(oder meintest du das mit "pdfikz"? )

Yiff

linux-ka schriebMit Schnittstelle zu Gnuplot, schau dir mal Maxima an. Quasi ein Klon zu Maple(TM).

Eher anders herum. ^^ Maxima hat ihre Wurzeln in Macsyma, das seit 1968 entwickelt wird. Maple hingegen gibt es erst seit 1982. 😉

portix

Ich habe mir Maxima schon ein paar Jahre nicht mehr angesehen, aber ist das inzwischen brauchbar? Vor ein paar Jahren war es vielleicht für die Schule geeignet aber vom Funktionsumfang und der Leistung nicht mit Maple zu vergleichen. Für die Uni fand ich es jedenfalls ziemlich nutzlos.

Yiff

Wenn man damit umgehen kann (!) ist es Maple mindestens ebenbürtig.

portix

Dass ich damals Maxima für nutzlos befunden habe, lag nicht daran, dass ich es nicht benutzen konnte, sondern das Maxima einfach bestimmte Sachen nicht ausrechnen konnte, z.B. konnte es einige Integrale nicht berechnen, die für Maple kein Problem waren. Ich bezweifele auch stark, dass Maxima heute Maple ebenbürtig ist, ich habe gerade mal wxmaxima installiert und beispielsweise keine Möglichkeit gefunden, PDEs zu berechnen, es scheinen nur ODEs zu gehen, ich bin mir sicher es lassen sich noch mehr Beispiele finden. Allerdings sehe ich nichts, was Maple nicht könnte.
Eigentlich will ich Maxima auch nicht schlecht reden, der Funktionsumfang wird den Meisten sicherlich ausreichen, bzw weit über das hinausgehen, was man braucht.

linux-ka

Ist immer die Frage wofür man es braucht. Symbolische Integration/Diffenziation geht super. Ebenso DGLs kann man gut bearbeiten, und Plotten...nunja. 'Gibt bessere Schnittstellen zu Gnuplot..

portix

Es gehen aber eben nur gewöhnliche differentialgleichungen. Übrigens gibt es auch noch Sage, da kann man Plots auch direkt als pdf oder eps exportieren, wie gut sich das dann in ein Latex-Dokument integriert weiss ich nicht. Die besten Ergebnisse wird man aber wohl ohnehin mit tikz erreichen.

[gelöscht]

Also ich finde die LaTeX Ausgabe über
set terminal latex
mit entsprechenden Optionen sehr ansprechend. Da dabei die Schriftart und Schriftgröße von LaTeX übernommen wird und sich automatisch bei Änderungen anpasst, bindet es sich meiner Meinung nach perfekt optisch ein.

[gelöscht]

Hier noch ein Beispiel-Skript für gnuplot:

#######################

reset
#set encoding iso_8859_1
set encoding utf8
#set terminal postscript enhanced color 'Times-Roman' 18 size 17cm,25cm
set terminal epslatex color size 17cm,25cm
set samples 500000
#set output 'logarithmenpapier.eps'
set output 'logarithmenpapier.tex'

set xlabel '$t$ in s'
set ylabel '$U(t)$ in V'

#set format x '%.1f'

set logscale y

set xtics 30

set grid

set key right

set mxtics 15

U0 = 12

R1 = 47e+3
R2 = 100e+3
R3 = 220e+3
R4 = 470e+3

C1 = 47e-6
C2 = 100e-6
C3 = 470e-6

U1(x) = U0*exp(-x/(R1*C2))
U2(x) = U0*exp(-x/(R2*C2))
U3(x) = U0*exp(-x/(R3*C2))
U4(x) = U0*exp(-x/(R4*C2))

U5(x) = U0*exp(-x/(R3*C1))
U6(x) = U0*exp(-x/(R3*C3))

U7(x) = U0*exp(-x/(R4*C1))
U8(x) = U0*exp(-x/(R4*C3))

plot [0:300] [0.01:12] \
U1(x) lt 1 lw 3 lc rgb "red" title '$R=\,\,\,47\,$\si{\kilo\ohm} $\quad C=100\,$\si{\micro\farad}', \
U2(x) lt 1 lw 3 lc rgb "green" title '$R=100\,$\si{\kilo\ohm} $\quad C=100\,$\si{\micro\farad}', \
U3(x) lt 1 lw 3 lc rgb "blue" title '$R=220\,$\si{\kilo\ohm} $\quad C=100\,$\si{\micro\farad}', \
U4(x) lt 1 lw 3 lc rgb "violett" title '$R=470\,$\si{\kilo\ohm} $\quad C=100\,$\si{\micro\farad}', \
U5(x) lt 2 lw 3 lc rgb "red" title '$R=220\,$\si{\kilo\ohm} $\quad C=\,\,\,47\,$\si{\micro\farad}', \
U6(x) lt 2 lw 3 lc rgb "green" title '$R=220\,$\si{\kilo\ohm} $\quad C=470\,$\si{\micro\farad}', \
U7(x) lt 2 lw 3 lc rgb "blue" title '$R=470\,$\si{\kilo\ohm} $\quad C=\,\,\,47\,$\si{\micro\farad}', \
U8(x) lt 2 lw 3 lc rgb "violett" title '$R=470\,$\si{\kilo\ohm} $\quad C=470\,$\si{\micro\farad}'

set terminal wxt
#set output 'logarithmenpapier.eps'
replot

#!epstopdf logarithmenpapier.eps

reset

lammermann

Ich benutze für solche Aufgaben immer ipython & matplotlib (http://matplotlib.sourceforge.net/) ich weis nicht ob es dafür auch eine Gui gibt aber es sollte alle deine sonstigen Anforderungen erfüllen und ist (insbesondere wenn du dich mit python auskennst) sehr intuitiv. Auf der Internetseite gibt es eine Menge Beispiele und Anleitungen.

Ansonsten würde mir noch Oktave einfallen, welches auf Gnuplot aufsetzt. Dafür gibt es auch Guis und es gilt als sehr mächtig.

guy.brush™

Also ich habe mir gerade einmal Inkscape ein wenig angeguckt. Ich dachte zuerst, dass dies nur auf 3D-Graphiken ausgelegt sei 🙂.

Für Skizzen/Diagramme scheint dies ja ganz gut zu sein 🙂. Allerdings bekomme ich es weder hin, eine Funktion zeichnen zu lassen, noch LaTeX Formeln einzubinden. Entweder ich erhalte als Output eine längliches schwarzes Rechteck oder eine Fehlermeldung

Traceback (most recent call last):
  File "eqtexsvg.py", line 156, in <module>
    e.affect()
  File "/usr/share/inkscape/extensions/inkex.py", line 215, in affect
    self.effect()
  File "eqtexsvg.py", line 150, in effect
    svg_open(self, svg_file)
  File "eqtexsvg.py", line 81, in svg_open
    doc = inkex.etree.parse(filename)
  File "lxml.etree.pyx", line 2706, in lxml.etree.parse (src/lxml/lxml.etree.c:49958)
  File "parser.pxi", line 1500, in lxml.etree._parseDocument (src/lxml/lxml.etree.c:71797)
  File "parser.pxi", line 1529, in lxml.etree._parseDocumentFromURL (src/lxml/lxml.etree.c:72080)
  File "parser.pxi", line 1429, in lxml.etree._parseDocFromFile (src/lxml/lxml.etree.c:71175)
  File "parser.pxi", line 975, in lxml.etree._BaseParser._parseDocFromFile (src/lxml/lxml.etree.c:68173)
  File "parser.pxi", line 539, in lxml.etree._ParserContext._handleParseResultDoc (src/lxml/lxml.etree.c:64257)
  File "parser.pxi", line 625, in lxml.etree._handleParseResult (src/lxml/lxml.etree.c:65178)
  File "parser.pxi", line 565, in lxml.etree._raiseParseError (src/lxml/lxml.etree.c:64521)
lxml.etree.XMLSyntaxError: Document is empty, line 1, column 1

Der erschien jetzt z.B. beim versuch "$ab$" ausspucken zu lassen 🙂.

Inkscape kann scheinbar auch pstricks Code erzeugen. Da ich aber bisher lieber tikz mag, ist das vermutlich nicht sooo gut. Dann müsste ich immer eine .pdf erstellen und die einbinden. Beim Versuch, Funktionen zeichnen zu lassen, sehe ich gar keinen Output.

Eine "Crop Image" Funktion habe ich auch noch nicht gefunden 🙂. Was ich damit meine, ist, einfach anstelle immer ein neues Dokument mit bestimmter Größe zu erstellen, es fast toller ist, auf A4 zu starten und dann einfach, sobald das Bild fertig ist, es ausschneiden 🙂.

Kann ich in Inkscape denn auch einzelne Punkte auf einem Koordinatenkreuz zeichen lassen? Und dadurch ggf. eine Funktion legen lassen? Kreise mit bestimmten Radien oder Strecken mit bestimmter Länge zeichen lassen, habe ich jetzt gerade auch nicht gefunden. Ist auch nicht zuu wichtig, da bei Skizzen eher Augenmaß wichtig ist 🙂.

Ich habe mir Kig und den KmPlot mal noch angeschaut. Hmm...kA, wie gut deren Output wirklich ist.

Octave kann ich sogar ein ganz klein wenig. Aber ich hatte eher den Eindruck, dass damit zu hantieren es ein mehr Gefrickel ist als mit einem GUI-Programm 🙂.

Viele Grüße,

guy.brush

PS: Ja, sorry, ich meinte pdfTIKZ. Ich habe das "T" vergessen. Werde es oben noch eben korrigieren 🙂.

Edit: So, nachdem ich jetzt noch einmal noch mehr gegoogelt habe (auch mit euren Empfehlungen). Ich bin noch auf das Programm "GeoGebra" gestoßen, zumindest darf man das für nicht-kommerzielle Zwecke verwendet. Es scheint sehr gut für geometrische Konstruktionen (besser als Kig) oder zumindest Diagramme, die darauf aufbauen, zu sein. Inkscape scheint bisher ganz gut für komplett "freihändige" Skizzen zu sein.

Gnuplot scheint doch sehr mächtig zu sein. Ich bin nur den optisch sehr schlechten Output via Octave gewöhnt...kann man das irgendwie besser hinbekommen? Wenn ich gnuplot direkt starte, öffnet er für den Plot zumindest ein anderers Fenster als wenn ich einen Plot via Octave aufrufe.

Beliebige Funktionen kann man - so meine bisherige Idee - am besten dadurch erreichen, indem ich ein paar Punkte vorgebe und das Programm dadurch interpolieren lasse. Das ist aber nur für beliebige Funktionen mit wenig "Oszillationen" bzw. Extrema ohne weiteren Aufwand möglich 🙂. Jetzt stellt sich ggf. noch die Frage, ob man die Achsen auch selbst beschriften kann...des öfteren kommen ja auch mal Beschriftungen wie 0, x_1, x_2, x_3,.. vor 🙂

stefanhusmann

Für Inksape gib es ein Plugin namens textext. Dies kann mit der TeX-Formelsyntax umgehen.

[gelöscht]

Das von mir oben gepostete Gnuplot Beispiel gibt eine eps und eine tex Datei aus, wobei die eps Datei die Grafik und die tex Datei die zugehörige Beschriftung beeinhaltet. Diese lässt sich direkt in ein LaTeX Dokument einheitlich einbinden.

guy.brush™

Hm...bei Inkscape bin ich gerad ein bisschen am Herumfrickeln, wie ich z.B. gut Tangenten konstruieren kann. Oder generell Punkte erzeugen und durch diese einzelnd Geraden oder Strecken legen. Edit: pi * Daumen habe ich es jetzt geschafft. Allerdings die Konstruktion von "exakt" liegenden Punkten wie z.B. den Mittelpunkt eines Kreises oder zwischen 2 Strecken, das erweißt sich noch als etwas komplizierter.

Ich habe für Inkscape nur python-lxml installiert. Ich dachte, dass dies reichen würde. Dann benötigt man für Inkscape wohl auch noch ein weiteres Plugin, wenn ich Funktionen plotten möchte, oder?

Weiß denn jemand, wie ich mit Gnuplot qualitativ hochwertigen Output erzeugen kann? Oder ist das bei den eps Dateien so gegeben? Anti-Aliasing kommt ja eigentlich immer erst später dazu. Aber nicht nur am Bildschirm, sondern auch im Druck wäre es schon schön.

Und...hm...ich finde auch via google nichts. Aber Octave nutzt ja schon gnuplot. Aber es öffnet z.B. ein anderes (optisch wesentlich unattraktivieres) Fenster als wenn ich das ganze via gnuplot direkt mache. Mit Octave ist es, so verstehe ich das, leichter möglich, Funktionen selbst zusammenzubasteln (z.B. durch Vorgabe von Werte, diese ggf. etwas stören und Ähnliches). Oh, gerade gefunden:

export GNUTERM=wxt

und mit "x11" anstelle von "wxt" soll es wieder rückgängig machbar sein. Mal gucken, ob Octave oder gnuplot auch Tangenten und Co. berechnen und plotten kann 🙂. Ist denn die Verwendung von nur gnuplot oder die Verwendung von Octave mit gnuplot empfehlenswerter?

[gelöscht]

Tangenten und dergleichen sind mit Octave kein Problem. Es ist zu Matlab kompatibel, so dass du auch auf vielleicht schon vorhandene Skripte / Funktionen zurückgreifen kannst. Irgendwann während des Studiums mussten wir mal eine 3D-Funktion plotten, und dass habe ich damals auch mit Octave gemacht.

guy.brush™

Hm, es ging mir darum, sie nicht per Hand berechnen zu müssen 🙂. Bei Tangenten vielleicht ja noch machbar, sofern man schöne Werte hat 🙂.

Ich habe jetzt gerade einmal ein bisschen mit Octave und gnuplot etwas mehr herumgespielt. Bisher klappt das meiste. Ich bin nur etwas ratlos bei der Frage, welches Dateiformat ich nehmen soll: eps, svg oder pdf. Letzteres scheint eine DIN A4 .pdf zu erzeugen mit dem entsprechenden Inhalt. Bei der .eps Datei waren zwar die gepunkteten Gitterpunkte dabei, allerdings fehlte jede Beschriftung 🙂. Bei der .svg Datei war die Beschriftung dabei, aber z.B. die Kreuzchen, die ich plotten gelasse habe, etwas dicker sowie waren die Gitterpunkte jetzt Gitterlinien, was das ganze etwas unübersichtlicher macht. Dieses Problem konnte ich bisher noch nicht lösen. Ob Umwandeln in .tex Code so gut ist, weiß ich nicht...weil ich auch dachte, dass ich mit Inkscape ggf. danach noch ein bisschen dazuzeichnen könnte.

[gelöscht]

guy.brush™ schrieb Bei der .eps Datei waren zwar die gepunkteten Gitterpunkte dabei, allerdings fehlte jede Beschriftung 🙂.

Zur eps Datei sollte gnuplot auch noch eine tex Datei mit dem gleichen Namen ausgeben. Die tex Datei enthält die Beschriftungen und muss eingebunden werden. Die esp Datei mit den Linien, Graphen, Gitterpunkten, usw wird dann automatisch geladen und beides passend übereinander gesetzt. Das hat den Vorteil dass die Beschriftung unabhängig von der Grafik ist und sich an die Schriftart und Schriftgröße im restlichen Dokument anpassen kann.

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