Hva er en gratis og enkel 3D plot-programvare for studenter?

Når det gjelder gratis programvare, er en stor del av de tilgjengelige valgene basert på en Gnuplot-backend; Jeg vil imidlertid sannsynligvis ikke anbefale å bruke Gnuplot direkte. I stedet er valgene dine stort sett mellom de forskjellige frontendene. Avhengig av hva studentene dine er kjent med og er villige til å lære, er det mange alternativer.

• matplotlib er ekstremt kraftig og konfigurerbar, men krever noe Python programmering fra studentene.
• Sympy er også basert på den grunnleggende Python-syntaksen, men grensesnittet og bruken kan være mer kjent og tilgjengelig for mennesker som allerede har kjennskap til et datamaskinalgebrasystem.
• maxima og dens GUI wxMaxima danner et fritt tilgjengelig datamaskinsalgebrasystem med et fint grensesnitt. I tillegg til å bruke gnuplot-backend, støtter Maxima også en annen xMaxima backend for å plotte.
• Listen fortsetter, men gnuplot prosjektsiden fører en liste over front- ender og programmerer grensesnitt ved hjelp av den.

For 3D-plott av algebraiske relasjoner (polynomer etc.) er et litt mindre kjent program surf , som var ment som et visualiseringshjelpemiddel for ekte algebraisk geometri. Dessverre ser det ut til at utviklingen har stoppet for flere år siden, og nylig har jeg hatt problemer med å bygge kildekoden på min Gentoo Linux-maskin. Kjørelengden din med den kan veldig variere.

Kommentarer

• Bare for å merke meg, jeg foretrekker mye xmaxima frontend til maxima.

For lavere nivå er Gnu Octave sannsynligvis det du vil ha. Det er åpen kildekode, kryssplattform og syntakskompatibel med MATLAB. Det er veldig nyttig for 2D- og 3D-tegning og for numerisk lineær algebra, og det er et verktøy som er nyttig for studentene å vite.

Også GeoGebra er utmerket plottprogramvare, og har nylig lagt til 3D grafisk støtte. Det er ikke et så kraftig verktøy som Octave, men egner seg godt til enkle plotte- og gjengivelsesoppgaver.

Kommentarer

• Denne programvaren tilhører eksperter . Jeg trenger den enkleste programvaren, så bare input må være funksjonsformen.
• Ditt spørsmål spesifiserte lavere (bachelor ‘ s) nivå. MATLAB-programvare er programvare på lavere nivå. Et 3D-plot kan lages i noen få enkle kommandoer. Hvis du ‘ leter etter noe enklere, er det mange nettsteder som vil plotte enkle 3d-funksjoner. Eller prøv betaversjonen av GeoGebra.
• Jeg har to begrensninger. Første begrensning er gratis. For det andre er det veldig enkelt. Matlab er ikke gratis. Om GeoGebra, hvor er lenke til nedlasting av betaversjon?
• geogebra.org/forum/viewtopic.php?f=52& t = 19846
• @Huseyin Matlab er gratis for studenter ved mange universiteter (mine og alle de andre store i byen min) Det kan være verdt å sjekke med matematikken / comp sci-avdeling hos deg

Det kan være lurt å se nærmere på Geogebra. Den nåværende betaversjonen (Geogebra 5 Beta) har en 3D-modus og lar deg lage 3D-plott av en funksjon av skjemaet f (x, y) og et grafisk grensesnitt for rotering, zooming osv. Det er også åpen kildekode, gratis og plattformoverskridende.

Hvis du skriver inn en funksjon i et Google-søk, får du en ganske fin graf . For å få interaktiv 3d-grafikk, trenger du en WebGL-aktivert nettleser (med WebGL faktisk aktivert, selvfølgelig).Prøv disse for det første:

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

Kommentarer

• Jeg visste at google gjorde 2D-plott, hadde ikke ‘ skjønte ikke at de støttet 3D. Fint tips!

Et gratis verktøy for Linux og Windows er gnuplot . Det samme grafiske grensesnittet kan brukes fra Octave (som i mkasbergs svar ), som også er gratis. Jeg har ikke brukt det på en stund, så jeg husker ikke vanskeligheten ved bruk. Den har et sett med veiledninger tilgjengelig for nedlasting.

Sage er også tilgjengelig på Linux og Windows. Det er et pythonbasert program. matplotlib biblioteket gir graffunksjoner. Jeg har ikke brukt dette programmet, så jeg er usikker på hvor enkelt det er å bruk.

Hvis du tegner diagrammer for funksjonene i skjemaet $ z = f (x, y) $, så finnes et antall online verktøy . Et slikt verktøy er her .

Kommentarer

• Jeg sekunderer bruk av matplotlib. Det vant ‘ t være passende for alle studenter, men de med bakgrunn i Python skal kunne hente det raskt.
• Sage can kan også brukes online på sagenb.org eller cloud.sagemath.com
• For å avklare bruker Sage javascript-løsninger for 3d plotting, inkludert jsmol og nå three.js.
• Og enda bedre, Sage har nå Sage Cell Server , så man gjør ikke ‘ trenger ikke å installere Sage, eller opprette en konto for å bruke Notisboken.

Datamaskinens algebra-system maxima er hyggelig (det er kjernen i open source-pakker som SAGE eller GAP ), og inkluderer tegningsfunksjoner. En versjon som kjører på Android (selv telefoner) er også tilgjengelig.

Kommentarer

• Fungerer maxima bare som en frontend for gnuplot?
• @ BenCrowell, egentlig ja på Linux. Ikke ‘ t har noen anelse om Android.

På Windows publiserer Microsoft sin egen programvare kalt Microsoft Mathematics :

Microsoft Mathematics gir en grafkalkulator som plotter i 2D og 3D, trinnvis ligningsløsning og nyttige verktøy for å hjelpe studenter med matematikk og naturvitenskap.

Du kan se den i aksjon i denne videoen .

Microsoft publiserer også et -tillegg for Microsoft Word og Microsoft OneNote som lar deg lage disse tomtene direkte i Word- eller OneNote-grensesnittet.

Kommentarer

• Det ser ut til at Microsoft har tatt ned YouTube-opplæringsvideoen deres nå.

Jeg laget følgende nettside med sikte på å produsere en Desmos-lignende opplevelse i 3D for mine multivariable kalkulatorstudenter.

math3d.org

Du kan bruke math3d.org for å lage enkle overflateplott eller komplekse, animerte visualiseringer. Noen funksjoner:

• Opprett og animer punkter, linjer, vektorer, kurver, overflater (eksplisitte & implisitte) og vecotr-felt
• Intuitiv matematisk inngang (drevet av samme bibliotek, MathQuill, som Desmos)
• Lagre og del scenene dine

Her er tre scener som jeg liker spesielt godt:

• Enkel overflateplott
• Parametriske kurver, hastighet og Acceleration
• Volumes of Revolution, Shell Method
• Hyperboloids as a Ruled Surface (+ screenshot)

Dette prosjektet er på Github . Hvis du finner feil eller har ideer til forbedringer, kan du åpne et problem !

Merk: Dette svaret er stort sett et nytt innlegg av svar på et lignende spørsmål Kalkulator Ligner på Desmos men for 3D på Math StackExchange.

Studentene mine og jeg har brukt

CalcPlot3D

Den støtter mest av visualiseringen du vil ha i et multivariabelt beregningskurs: 3D-grafer, vektorfelt, konturkart, parametrerte kurver og overflater osv.

Kommentarer

• Fin anbefaling.Før kjente jeg et halvt dusin av disse, men det ser ut til at bruk av Java på en eller annen måte ødela det … i det minste for mine forsøk. Men dette ser ut til å fungere. Takk.
• Ja, javascript er definitivt veien å gå nå (ikke Java eller Flash).
• Bare for å avklare, merk at CalcPlot3D nå bruker javascript, eller i det minste den som er standard (lenket til over) gjør. Java-en er imidlertid fortsatt tilgjengelig, og støtter tilsynelatende noen få ekstra funksjoner (fra og med da javascriptversjonen ble utgitt).

Jeg anbefaler wolframalpha.com

Dette er gratis, tilgjengelig på internett uten nedlastinger, og er nyttig for mange andre klasser.

Kommentarer

• Dette nettstedet er også kraftig og nyttig. Men noen jobber som å endre synspunkt er ikke mulig. Det er i det minste ikke gratis.
• Jeg har hatt elevene til å skrive ting som z = -x ^ 2-5y ^ 2 inn i Wolfram Alpha og fortell meg at grafen er en parabolske sylinder (ouch!). Interaktive 3d-plott er heller ikke gratis.
• Wolframalpha-nettstedet (og integrals.com) er bare en com-on for sine dyre, proprietære produkter. Ikke lås ‘ t studenter i dyre proprietær programvare, eller proprietære programmeringsspråk.

For en brukervennlig programvare som både er enkel og i stand til å plotte vakre 3d-grafer, kan du prøve å laste ned Graphing Calculator 3D programvare.

Den støtter eksplisitte og implisitte ligninger, parametriske ligninger, kartesiske, polare, sylindriske og sfæriske koordinater.

Kommentarer

• Det fryser når jeg prøver å åpne den.
• Hvilke operativsystem (er) har du? På hvilket tidspunkt under oppstarten fryser den?
• Jeg bruker Linux mynte 17 og det fryser når den åpnes.
• @quid Takk for forslaget. Jeg oppdaterte ordlyden i svaret mitt for å gjenspeile det faktum at jeg ‘ er skaperen av denne programvaren.

En ny spiller på scenen heter Desmos. Det er merkelig … pent. Det er også superenkelt å bruke.

Nettstedet er her: Desmos

Glidebrytere kan legges til ganske enkelt. Hvis du er inne i kalkulatoren og for eksempel vil gjøre transformasjoner, kan du skrive:

$ y = sin (nx) $ – det vil spørre deg om du vil legge til en glidebryter for n. Dette er mulig for et hvilket som helst antall glidebrytere (så, $ y = a (xh) ^ 2 + k $), du kan begrense verdiene til heltall eller til bestemte områder osv. Polartegning er også tilgjengelig. Det er lett å utforske .

Selvfølgelig er fordelen med dette at alle kan bruke den på hvilken som helst datamaskin, ingen installasjon.

I tillegg kan grafene importeres til andre dokumenter eller e-postes enkelt hvis en student prøver noe og trenger å vise deg grafen sin når den ikke er i din tilstedeværelse!

Hvis noen andre har brukt dette og har kommentarer, forslag eller negative erfaringer, vet jeg at jeg gjerne vil høre dem!

Kommentarer

• Desmos er veldig hyggelig! I tillegg til det du bemerker, kan det plotte implisitte ligninger og parametriske ligninger. Og lage animasjoner (små filmer).
• OPEN spør om overflateplott. Desmos ikke ‘ t støtter dem, gjør det?
• Merkelig at jeg ikke ‘ ikke husker at det originale spørsmålet handlet om 3D … er det endret? Vel, dessverre har Desmos ikke ‘ t den muligheten helt ennå … Imidlertid! Noen har generøst laget et ark som kan gjøre det ved hjelp av noen ganske bra matte (med noen forklaringer) desmos.com/calculator/nqom2ih05g