使用Matplotlib的默认画板，画出的函数图像真的太丑了。

比如，画直线、抛物线、指数函数的效果，是这样的、这样的和这样的：

而我们想画出的效果，是这样的、这样的，还有这样的：

今天就给大家分享，如何使用python，绘制美观的数学坐标系与函数图像。

1.坐标系的绘制

为了绘制数学中的坐标轴，需要使用axis-artist库。

定义draw_clear_board函数，用于绘制一个干净的坐标系：

函数传入left、right、down和up，分别表示坐标轴的左、右、下、上四个边界：

在函数中，首先创建一个画板board和一个坐标轴axis。

然后将坐标轴添加到画板中，并设置坐标轴的刻度，另外还要隐藏原来画板上的坐标轴。

接着定义x轴的显示样式。这里使用new_floating函数，创建一个新的悬浮坐标。

使用set_line_style，设置坐标轴的样式，也就是在x轴的末端绘制一个箭头。

使用set_direction，设置x轴的刻度方向。"top"表示x轴的刻度朝上。

使用set_xlim设置x轴的显示范围。其中left和right分别表示x轴的最左端和最右端。

按照同样的方式，设置y轴的样式。

接着在main函数中，设置left和right两个变量，表示坐标轴的最左端和最右端。调用draw_clear_board函数，绘制一个-8到8的坐标系。

2.直线的绘制

下面是直线的绘制代码。

设置函数draw_linear_function绘制一元一次函数。

函数传入直线的斜率k和截距b，left和right为自变量x的取值范围。

在函数中，使用numpy的lin-space，在left和right之间，构造出100个相同间距的浮点数，保存至x。

然后计算函数值y。

调用plot，绘制函数的图像：

在main函数中，绘制三条直线，三条直线的斜率分别为正、负和0：

接着运行程序，会得到三条不同颜色的直线。

3.其他函数图像的绘制

编写绘制抛物线、幂函数、指数函数和对数函数的代码如下：

绘制这些不同的函数，逻辑上和绘制直线是一样的，只是函数计算的方式不同。

例如，一元一次函数，是根据k和b计算直线，而二次函数是根据a、b、c计算抛物线。

幂函数、指数函数、对数函数，也分别有相应的计算方法，分别是计算x的a次方、a的x次方、以a为底，x的对数。

在main函数中，完成直线的绘制后，绘制两条抛物线，它们的开口分别是向上和向下：

绘制前，需要重新设置画板和绘制坐标轴，这里通过draw_clear_board实现：

接着要绘制幂函数、指数函数和对数函数：

为了不让函数值的范围过大，我们要重新调整自变量x的取值范围。

也就是将坐标轴横轴的最左端和最右端，从-8到8调整到-2到2。

这样函数图像会看起来更合适。

具体来说，绘制x的平方和x的3次方，两个幂函数：

2的x次方，3的x次方，两个指数函数：

最后是以2为底和以10为底，两个对数函数：

特别要说明的是，对数函数的自变量取值范围是大于0的，也就是传入的left，不能小于等于0。

我们可以设置一个非常小的数字，这里取的是0.0001。

那么到这里，使用python，绘制美观的数学坐标系与函数图像就讲完了，感谢大家的观看，我们下节课再会。