Was ist eine kostenlose und einfache 3D-Plot-Software für Schüler?

In Bezug auf freie Software basiert ein großer Teil der verfügbaren Auswahlmöglichkeiten auf einem Gnuplot-Backend. Ich würde jedoch wahrscheinlich nicht empfehlen, Gnuplot direkt zu verwenden. Stattdessen haben Sie die Wahl zwischen den verschiedenen Frontends. In Bezug auf das Frontend gibt es viele Möglichkeiten, je nachdem, was Ihre Schüler kennen und bereit sind zu lernen.

• matplotlib ist äußerst leistungsfähig und konfigurierbar, erfordert jedoch etwas Python Programmierung von den Studenten.
• Sympy basiert ebenfalls auf der grundlegenden Python-Syntax, deren Schnittstelle und Verwendung jedoch möglicherweise vertrauter und zugänglicher für Personen sein, die bereits mit einem Computeralgebrasystem vertraut sind.
• maxima und seine GUI wxMaxima bildet ein frei verfügbares Computeralgebrasystem mit einer schönen Oberfläche. Zusätzlich zur Verwendung des Gnuplot-Backends unterstützt Maxima auch ein anderes xMaxima Backend zum Plotten.
• Die Liste wird fortgesetzt, aber die gnuplot -Projektseite enthält eine Liste der Front- endet und programmiert Schnittstellen damit.

Für 3D-Diagramme von algebraischen Beziehungen (Polynome usw.) ist ein etwas weniger bekanntes Programm surf , das als Visualisierungshilfe für echte algebraische Geometrie gedacht war. Leider scheint die Entwicklung vor einigen Jahren gestoppt worden zu sein, und kürzlich hatte ich einige Schwierigkeiten, den Quellcode auf meinem Gentoo Linux-Computer zu erstellen. Ihr Kilometerstand kann sehr gut variieren.

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• Nur um zu beachten, ich bevorzuge das xmaxima-Frontend gegenüber Maxima.

Für Studenten ist Gnu Octave wahrscheinlich das, was Sie wollen. Es ist Open Source, plattformübergreifend und syntaxkompatibel mit MATLAB. Es ist sehr nützlich für das 2D- und 3D-Plotten sowie für die numerische lineare Algebra und ein Werkzeug, das für die Schüler von Vorteil ist.

Außerdem GeoGebra ist eine hervorragende Plotsoftware und hat kürzlich die Unterstützung für 3D-Grafiken hinzugefügt. Es ist kein so leistungsfähiges Tool wie Octave, eignet sich jedoch gut für einfache Plot- und Rendering-Aufgaben.

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• Diese Software gehört Experten . Ich benötige die einfachste Software, dann muss nur die Eingabe die Funktionsform sein.
• Ihre Frage hat die Bachelor-Stufe (Bachelor ‚) angegeben. MATLAB-Software ist eine Software für Studenten. Ein 3D-Plot kann mit wenigen einfachen Befehlen erstellt werden. Wenn Sie ‚ nach etwas Einfacherem suchen, gibt es viele Websites, die einfache 3D-Funktionen darstellen. Oder probieren Sie die Beta-Version von GeoGebra aus.
• Ich habe zwei Einschränkungen. Die erste Einschränkung ist kostenlos. Zweitens ist sehr einfach. Matlab ist nicht kostenlos. Über GeoGebra, wo befindet sich der Download-Link für die Beta-Version?
• geogebra.org/forum/viewtopic.php?f=52& t = 19846
• @Huseyin Matlab ist für Studenten an vielen Universitäten (meiner und allen anderen großen in meiner Stadt) kostenlos. Es könnte sich lohnen, mit der Mathematik / zu sprechen Comp Sci-Abteilung bei Ihnen

Vielleicht möchten Sie sich mit Geogebra befassen. Die aktuelle Beta-Version (Geogebra 5 Beta) verfügt über einen 3D-Modus und ermöglicht das Erstellen von 3D-Plots einer Funktion der Form f (x, y) und einer grafischen Oberfläche zum Drehen, Zoomen usw. Sie ist auch Open Source, kostenlos und plattformübergreifend.

Wenn Sie eine Funktion in eine Google-Suche eingeben, erhalten Sie ein hübsches Diagramm . Um interaktive 3D-Grafiken zu erhalten, benötigen Sie einen WebGL-fähigen Browser (wobei WebGL natürlich tatsächlich aktiviert ist).Probieren Sie diese zunächst aus:

• y = sin (x) / x
• z = -x ^ 2 + y ^ 2

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• Ich wusste, dass Google 2D-Diagramme erstellt hat, nicht ‚ Ich habe nicht bemerkt, dass sie 3D unterstützen. Netter Tipp!

Ein kostenloses Tool für Linux und Windows ist Gnuplot . Dieselbe grafische Oberfläche kann innerhalb von Octave verwendet werden (wie in der Antwort von mkasberg ), die ebenfalls kostenlos ist. Ich habe sie seit einiger Zeit nicht mehr verwendet. Daher kann ich mich nicht an die Schwierigkeit der Verwendung erinnern. Es stehen eine Reihe von Tutorials zum Download zur Verfügung.

Sage ist auch auf verfügbar Linux und Windows. Es ist ein Python-basiertes Programm. Die Bibliothek matplotlib bietet Grafikfunktionen. Ich habe dieses Programm nicht verwendet, daher bin ich mir nicht sicher, wie einfach es ist Verwenden Sie.

Wenn Sie Funktionen der Form $ z = f (x, y) $ grafisch darstellen, gibt es eine Reihe von Online-Tools . Ein solches Tool ist hier .

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• Ich stimme dem zu Verwendung von matplotlib. ‚ ist nicht für alle Schüler geeignet, aber diejenigen mit Python-Hintergrund sollten in der Lage sein, es schnell zu erlernen.
• Sage kann kann auch online unter sagenb.org oder cloud.sagemath.com
• Zur Verdeutlichung verwendet Sage Javascript-Lösungen für 3D Plotten, einschließlich jsmol und jetzt three.js.
• Und noch besser, Sage hat jetzt den Sage Cell Server , also nicht ‚ muss Sage nicht installieren, oder ein Konto erstellen, um das Notizbuch zu verwenden.

Das Computeralgebra-System maxima ist nett (es ist das Herzstück von Open Source-Paketen wie SAGE oder GAP ) und enthält Plotfunktionen. Eine Version, die auf Android (auch auf Telefonen) ausgeführt wird, ist ebenfalls verfügbar.

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• Dient Maxima für die grafische Darstellung nur als Front-End für Gnuplot?
• @BenCrowell, im Wesentlichen ja unter Linux. ‚ hat unter Android keine Ahnung.

Unter Windows veröffentlicht Microsoft eine eigene Software mit dem Namen Microsoft Mathematics :

Microsoft Mathematics bietet einen Grafikrechner, der in 2D und 3D grafisch dargestellt wird, schrittweise Gleichungslösungen und nützliche Tools, die den Schülern beim Studium der Mathematik und Naturwissenschaften helfen.

Sie können es in diesem Video in Aktion sehen.

Microsoft veröffentlicht außerdem ein Add-In für Microsoft Word und Microsoft OneNote, mit dem Sie diese Diagramme direkt in der Word- oder OneNote-Oberfläche erstellen können.

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• Es sieht so aus, als hätte Microsoft das YouTube-Tutorial-Video jetzt heruntergefahren.

Ich habe die folgende Website mit dem Ziel erstellt, eine Desmos-ähnliche Erfahrung in 3D für meine multivariablen Kalkülschüler zu erstellen.

math3d.org

Mit math3d.org können Sie einfache Oberflächendiagramme oder komplexe, animierte Diagramme erstellen Visualisierungen. Einige Funktionen:

• Erstellen und animieren Sie Punkte, Linien, Vektoren, Kurven, Flächen (explizit & implizit) und vecotr-Felder
• Intuitive mathematische Eingabe (unterstützt von derselben Bibliothek, MathQuill, wie Desmos)
• Speichern und teilen Sie Ihre Szenen

Hier sind drei Szenen, die mir besonders gefallen:

• Einfaches Oberflächendiagramm
• Parametrische Kurven, Geschwindigkeit und Beschleunigung
• Revolutionsvolumen, Shell-Methode
• Hyperboloide als geregelte Oberfläche (+ Screenshot)

Dieses Projekt ist auf Github . Wenn Sie Fehler finden oder Verbesserungsvorschläge haben, öffnen Sie bitte ein Problem !

Hinweis: Diese Antwort ist größtenteils eine erneute Veröffentlichung von mir Antwort auf eine ähnliche Frage Rechner Ähnlich wie Desmos, jedoch für 3D in Math StackExchange.

Meine Schüler und ich haben

CalcPlot3D

verwendet. Es unterstützt die meisten der Visualisierung, die Sie in einem multivariablen Kalkülkurs wünschen: 3D-Diagramme, Vektorfelder, Konturkarten, parametrisierte Kurven und Flächen usw.

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• Schöne Empfehlung.Früher kannte ich ein halbes Dutzend davon, aber es scheint, dass die Verwendung von Java es irgendwie ruiniert hat … zumindest für meine Versuche. Aber das scheint zu funktionieren. Vielen Dank.
• Ja, Javascript ist definitiv der richtige Weg (nicht Java oder Flash).
• Zur Verdeutlichung beachten Sie, dass CalcPlot3D jetzt Javascript verwendet oder zumindest das Standard-Javascript (oben verlinkt) tut. Die Java-Version ist jedoch weiterhin verfügbar und unterstützt anscheinend einige zusätzliche Funktionen (ab dem Zeitpunkt der Veröffentlichung der Javascript-Version).

Ich empfehle wolframalpha.com

Dies ist kostenlos, ohne Download im Internet verfügbar und für viele andere Klassen nützlich.

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• Diese Website ist auch mächtig und nützlich. Einige Jobs wie das Ändern des Standpunkts sind jedoch nicht möglich. Zumindest ist es nicht kostenlos.
• Ich habe Schüler Dinge wie z = -x ^ 2-5y ^ 2 in Wolfram Alpha eingeben lassen und mir sagen lassen, dass der Graph ein Parabolzylinder ist (autsch!). Auch interaktive 3D-Diagramme sind nicht kostenlos.
• Die Wolframalpha-Website (und integrals.com) ist nur ein Einstieg in ihre teuren, proprietären Produkte. ‚ sperren Sie Schüler nicht in teure proprietäre Software oder proprietäre Programmiersprachen.

Für eine benutzerfreundliche Software, die sowohl einfach als auch in der Lage ist, schöne 3D-Grafiken zu zeichnen, können Sie meinen Grafikrechner 3D herunterladen Software.

Es unterstützt explizite und implizite Gleichungen, parametrische Gleichungen, kartesische, polare, zylindrische und sphärische Koordinaten.

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• Es friert ein, wenn ich versuche, es zu öffnen.
• Welche Betriebssysteme haben Sie? Wann friert es während des Startvorgangs ein?
• Ich verwende Linux Mint 17 und das friert beim Öffnen ein.
• @quid Vielen Dank für den Vorschlag. Ich habe den Wortlaut meiner Antwort aktualisiert, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass ich ‚ der Ersteller dieser Software bin.

Ein neuer Spieler in der Szene heißt Desmos. Es ist seltsam … hübsch. Es ist auch super einfach zu bedienen.

Die Website ist hier: Desmos

Schieberegler können recht einfach hinzugefügt werden. Wenn Sie sich im Taschenrechner befinden und beispielsweise Transformationen durchführen möchten, können Sie Folgendes eingeben:

$ y = sin (nx) $ – Sie werden gefragt, ob Sie einen Schieberegler für n hinzufügen möchten. Dies ist für eine beliebige Anzahl von Schiebereglern möglich (also $ y = a (xh) ^ 2 + k $). Sie können die Werte auf Ganzzahlen oder bestimmte Bereiche usw. beschränken. Polardiagramme sind ebenfalls verfügbar. Sie können leicht untersucht werden .

Der Vorteil davon ist natürlich, dass jeder es auf jedem Computer verwenden kann, ohne es zu installieren.

Zusätzlich können die Grafiken einfach in andere Dokumente importiert oder per E-Mail gesendet werden, wenn ein Schüler etwas versucht und Ihnen seine Grafik zeigen muss, wenn er nicht in Ihrer Gegenwart ist!

Wenn jemand anderes dies verwendet hat und Kommentare, Vorschläge oder negative Erfahrungen hat, weiß ich, dass ich sie gerne hören würde!

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• Desmos ist sehr nett! Zusätzlich zu dem, was Sie bemerken, kann es implizite Gleichungen und parametrische Gleichungen zeichnen. Und Animationen (kleine Filme) erstellen.
• Das OP fragt nach Oberflächenplots. Desmos nicht ‚ unterstützt diese nicht, oder?
• Seltsam, dass ich mich ‚ nicht an die ursprüngliche Frage zu 3D erinnere … wurde es geändert? Na ja! Leider hat Desmos ‚ diese Fähigkeit noch nicht vollständig … Allerdings! Jemand hat großzügig ein Blatt erstellt, das dies mit einigen tun kann ziemlich gute Mathematik (mit einigen Erklärungen) desmos.com/calculator/nqom2ih05g