調和のパワーポイントファイルを自動化します

JohoEnshuu07_08.ppt
情報活用演習07 第八回
~~グラフツール入門(2)~~
担当：水野 恒史
居室：理学部 物理科学科 高エネルギー宇宙研究室 (理学部 B210号室)
電子メール：[email protected]
ホームページ：http://home.hiroshima-u.ac.jp/tsune/
1
JohoEnshuu07_08.ppt
お知らせ
•これまで紙で出欠を取っていましたが、端末へのログインの
記録が残せることが分かりましたので、これで出席をカウント
します。今回は移行期間ということで、紙の出席も併用します。
•11/27: 端末のログイン記録をもって出席とする。うまく行か
ない場合に備え、紙の出席もとる。
•12/4以降：問題がなければ、端末のログイン記録で出欠カウ
ント(紙への記入は不要)
2
JohoEnshuu07_08.ppt
前回の復習
•グラフ作成ツール「gnuplot」の入門を行った。関数やデータを
グラフにするのは、物理、数学の理解に非常に役に立つ。
gnuplotの起動は「gnuplot」と打つ。やめるのは「quit」ないし
は「exit」。きれいなグラフがかけたら保存したくなるので、作業
ディレクトリ(たとえば「Work」)を作り、その中で起動するのがお
すすめ。具体的なコマンドは、前回の資料参照
3
JohoEnshuu07_08.ppt
グラフを保存する(1)
•グラフのみを保存するには、「set terminal」および「set output」コマンドを使う。前者で
画像フォーマットを決め、後者でファイル名を決める。
•画像ファイルができて、正しいグラ
フになっていることを確認する。
「terminal」とは出力先のこと。「x11」はグラフィ
カルな画面、「png」はpngフォーマットのファイ
ルに、出力先を指定することを意味する。
•出力を画面でなくpngファイルにする
•ファイル名の指定
•グラフ再描画。画面には表示されない
•出力を画面に戻す。「set ouput」を忘れずに
•直前のグラフを再描画
4
JohoEnshuu07_08.ppt
グラフを保存する(2)
•コマンドで指定するのが面倒なひとは、スクリーンショットを使うと楽。
•真ん中ボタンで最大化と元に戻すを切り替え
•最大化をしたあとでPrintScreenボタンを押すと保存できる
5
JohoEnshuu07_08.ppt
タイトルをつける、値の範囲を指定する
•通常xおよびyの範囲はgnuplotが勝手に決めてくれるが、値の範囲、軸のタイトルなど
はユーザーが自由に決めることが可能である。
軸にタイトルがついてるこ
とを確認してください。
•「set grid」でグリッド(点線)を表示させる。
•「set xlabel」「set ylabel」「set title」でx軸、y
軸および全体のタイトルを指定
•値の範囲の指定は
[x軸の最小値：最大値][y軸の最小値：最大値]
という書式。piはπのこと
6
JohoEnshuu07_08.ppt
重ねがき
•２つの物体の運動を比べる、データと理論式を比べるなど、複数のグラフを同
じ画面に重ねがきしたいことが往々にしてある。このようなときも「replot」を使う。
•最初の３つのコマンドは、軸および全体
のタイトルをなしにするもの。
•続いて、x軸y軸の範囲を指定する。
•その上で２つのグラフの重ねがきをす
る。
7
JohoEnshuu07_08.ppt
複数の画面を開く
•２つのグラフを１つの画面に重ねがきする代わりに、別々の画面に表示させた
いこともあります。そのようなときも、「set terminal」コマンドを使う。
x11の「０番」
デフォルトで表示される画面
x11の「1番」
今回新たに指定した画面
•最初の2つで、x軸y軸の範囲を自動設
定に戻す。
•続いて、y=x*xを表示。
•出力先を別の画面にする。
•その上で、y=x*x*xを表示
8
JohoEnshuu07_08.ppt
練習してみよう
•ここまで学んだことを練習してください。軸のタイトル、
範囲も指定してみよう。以下は例題。
(1)周波数、振幅の異
なる波動
sin(0.5 x)
sin( 2 x)
(1)
(2)減衰振動
e
−0.2 x
sin( 2 x)
0.3 sin( 2 x)
(3)ボール投げ。
初速度は同じで、
角度θが異なる
 1  2
tan θ × x − 
× x
2
 2 cos θ 
(3)
(2)
60度
45度
30度
0度
9
JohoEnshuu07_08.ppt
３次元プロット(1)
3次元関数(xとyが変数：z=f(x,y))をプロットするのはsplotコマンドを使う。また表示され
たグラフにマウスカーソルをあて、左ボタンを押しながら動かす(ドラッグ)すると、視点を
変えることができる。
10
JohoEnshuu07_08.ppt
３次元プロット(2)
•メッシュを細かくしてみやすくするのは「set isosamples 数字」としてやればよい。
set isosamples 50
11
JohoEnshuu07_08.ppt
3次元の重ねがき
•3次元の重ねがきは、式を「,」でつなぐ。これは２次元のグラフの重ねがきにも使える。たと
えば、「splot x*x+y*y, x+y」とすると、以下のグラフが描ける。
12
JohoEnshuu07_08.ppt
媒介変数表示(1)
•円・球面などは、x,yよりも媒介変数表示の方が分かりやすい。これ
を行うのが「set parametric」コマンド。
•２次元は「t」が変数となる。円の媒介変数表
示は、角度の関数として
x = cos θ
y = sin θ
となるので、x=cos(t), y=sin(t)としてあらわ
せばよい。(xとyを入れ替えても同じ)
13
JohoEnshuu07_08.ppt
媒介変数表示(2)
•３次元の場合は、媒介変数が２つになる。球面などをあらわすのに便利です。
•２次元は「u」「v」が変数となる。球面の媒介
変数表示は、角度の関数として
x = cos φ cos θ
y = cos φ sin θ
z = sin φ
となるので、x=cos(u)cos(v),
y=cos(u)sin(v), z=sin(u)としてあらわせば
よい。
14
JohoEnshuu07_08.ppt
練習してみよう
•残りの時間は各自グラフ作成の練習にあててください。以下は例題です。
なお(3)は、水素原子の電子軌道をあらわす球面調和関数の一種
(1)様々な円、楕円
x
x
2
x
x
2
2
2
2
2
2
2
+
+
+
+
y
y
=
2
2
1
= 1
y 2
= 1
2 2
y 2
= 1
2 2
(1)
(2)原点からの距離が
•cosθである曲線
x = cos θ cos θ
y = cos θ sin θ
(2)原点からの距離が
sin2θである３次元曲面
?(考えてみて)
•sinθである曲線
?(考えてみて)
(2)
(3)
15