Wat is een gratis en eenvoudige 3D-plot-software voor studenten?

In termen van vrije software is een groot deel van de beschikbare keuzes gebaseerd op een Gnuplot-backend; Ik zou het echter waarschijnlijk niet aanbevelen om Gnuplot rechtstreeks te gebruiken. In plaats daarvan zijn uw keuzes meestal tussen de verschillende frontends. Wat de voorkant betreft, zijn er, afhankelijk van wat uw studenten bekend zijn en bereid zijn te leren, veel opties.

• matplotlib is buitengewoon krachtig en configureerbaar, maar vereist enige hoeveelheid Python programmeren van de studenten.
• Sympy is ook gebaseerd op de standaard Python-syntaxis, maar de interface en het gebruik kunnen meer vertrouwd en toegankelijk zijn voor mensen die al enige kennis hebben van een computeralgebrasysteem.
• maxima en zijn GUI wxMaxima vormt een vrij beschikbaar computeralgebrasysteem met een mooie interface. Naast het gebruik van de gnuplot-backend, ondersteunt Maxima ook een andere xMaxima backend voor het plotten.
• De lijst gaat maar door, maar de gnuplot projectpagina houdt een lijst bij van de einden en programmeerinterfaces die het gebruiken.

Voor 3D-plots van algebraïsche relaties (polynomen etc.) is een iets minder bekend programma surf , die bedoeld was als visualisatiehulpmiddel voor echte algebraïsche meetkunde. Helaas lijkt de ontwikkeling enkele jaren geleden te zijn gestopt, en onlangs heb ik wat moeite gehad met het bouwen van de broncode op mijn Gentoo Linux-machine. Uw kilometers ermee kunnen heel goed variëren.

Reacties

• Ik geef de voorkeur aan de xmaxima frontend boven maxima.

Voor undergraduate niveau, Gnu Octave is waarschijnlijk wat je wilt. Het is open source, platformonafhankelijk en syntaxis-compatibel met MATLAB. Het is erg handig voor 2D- en 3D-plotten en voor numerieke lineaire algebra, en het is een hulpmiddel dat leerlingen goed zullen leren kennen.

Ook GeoGebra is uitstekende plot-software en heeft onlangs ondersteuning voor 3D-grafieken toegevoegd. Het is niet zon krachtig hulpmiddel als Octave, maar is zeer geschikt voor eenvoudige plot- en weergavetaken.

Opmerkingen

• Deze software is van experts . Ik heb de eenvoudigste software nodig, dan moet de enige invoer de functievorm zijn.
• Je vraag specificeerde undergraduate (bachelor ‘ s) niveau. MATLAB-software is software op bachelorniveau. Een 3D-plot kan worden gemaakt met een paar eenvoudige opdrachten. Als je ‘ op zoek bent naar iets eenvoudiger, zijn er veel websites die eenvoudige 3D-functies uitzetten. Of probeer de bètaversie van GeoGebra.
• Ik heb twee beperkingen. De eerste beperking is gratis. Ten tweede is het heel eenvoudig. Matlab is niet gratis. Over GeoGebra, waar is de downloadlink voor de bètaversie?
• geogebra.org/forum/viewtopic.php?f=52& t = 19846
• @Huseyin Matlab is gratis voor studenten aan veel universiteiten (de mijne en alle andere grote in mijn stad). Het is misschien de moeite waard om de wiskunde / comp sci-afdeling bij jou

Misschien wil je Geogebra bekijken. De huidige bètaversie (Geogebra 5 Beta) heeft een 3D-modus en stelt u in staat om 3D-plots te maken met een functie in de vorm f (x, y) en een grafische interface voor roteren, zoomen, enz. Het is ook open-source, gratis en platformonafhankelijk.

Als je een functie in een Google-zoekopdracht typt, krijg je een behoorlijk mooie grafiek . Om interactieve 3D-afbeeldingen te krijgen, hebt u een WebGL-compatibele browser nodig (met WebGL natuurlijk ingeschakeld).Probeer deze om te beginnen:

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

Reacties

• Ik wist dat Google 2D plots deed, had geen ‘ realiseerde zich niet dat ze 3D ondersteunden. Leuke tip!

Een gratis tool voor Linux en Windows is gnuplot . Dezelfde grafische interface kan worden gebruikt vanuit Octave (zoals in het antwoord van mkasberg “s antwoord ), wat ook gratis is. Ik heb het al een tijdje niet meer gebruikt, dus ik kan me de moeilijkheid van het gebruik niet herinneren. Er is wel een reeks tutorials beschikbaar om te downloaden.

Sage is ook beschikbaar op Linux en Windows. Het is een op Python gebaseerd programma. De matplotlib -bibliotheek biedt grafische functies. Ik heb dit programma niet gebruikt, dus ik weet niet zeker hoe eenvoudig het is om gebruik.

Als u functies in de vorm $ z = f (x, y) $ tekent, dan bestaan er een aantal online tools . Een van deze tools is hier .

Reacties

• Ik plaats de gebruik van matplotlib. Het zal ‘ niet geschikt zijn voor alle studenten, maar degenen met een Python-achtergrond zouden het snel moeten kunnen oppikken.
• Sage kan ook online te gebruiken op sagenb.org of cloud.sagemath.com
• Ter verduidelijking: Sage gebruikt javascript-oplossingen voor 3D plotten, inclusief jsmol en nu three.js.
• En nog beter, Sage heeft nu de Sage Cell Server , dus je hoeft ‘ je hoeft Sage niet te installeren, of maak een account aan om de Notebook te gebruiken.

Het computeralgebrasysteem maxima is mooi (het vormt de kern van open source-pakketten zoals SAGE of GAP ), en bevat plotfuncties. Er is ook een versie beschikbaar die op Android draait (zelfs telefoons).

Opmerkingen

• Werkt maxima alleen als front-end voor gnuplot?
• @BenCrowell, in wezen ja op Linux. Geen ‘ heb geen idee over Android.

Op Windows publiceert Microsoft hun eigen software genaamd Microsoft Mathematics :

Microsoft Mathematics biedt een grafische rekenmachine die plot in 2D en 3D, het stapsgewijs oplossen van vergelijkingen, en handige hulpmiddelen om studenten te helpen met wiskunde en natuurwetenschappen.

Je kunt het in actie zien in deze video .

Microsoft publiceert ook een add-in voor Microsoft Word en Microsoft OneNote waarmee u deze plots rechtstreeks in de Word- of OneNote-interface kunt maken.

Reacties

• Het lijkt erop dat Microsoft hun YouTube-instructievideo nu heeft verwijderd.

Ik heb de volgende website gemaakt met als doel een Desmos-achtige ervaring in 3D te produceren voor mijn multivariabele calculusstudenten.

math3d.org

U kunt math3d.org gebruiken om eenvoudige oppervlakkige plots of complexe, geanimeerde visualisaties. Enkele functies:

• Creëer en animeer punten, lijnen, vectoren, curven, oppervlakken (expliciet & impliciet) en vecotr-velden
• Intuïtieve wiskundige invoer (mogelijk gemaakt door dezelfde bibliotheek, MathQuill, als Desmos)
• Bewaar en deel je scènes

Hier zijn drie scènes die ik vooral leuk vind:

• Simple Surface Plot
• Parametrische curven, snelheid en versnelling
• Volumes van revolutie, Shell-methode
• Hyperboloïden als een geregeerd oppervlak (+ screenshot)

Dit project is op Github . Als je bugs tegenkomt of ideeën hebt voor verbeteringen, open dan een probleem !

Opmerking: dit antwoord is meestal een herhaling van mijn antwoord op een vergelijkbare vraag Calculator Vergelijkbaar met Desmos maar voor 3D op Math StackExchange.

Mijn leerlingen en ik gebruiken

CalcPlot3D

Het ondersteunt de meeste van de visualisatie die u zou willen in een multivariabele calculuscursus: 3D-grafieken, vectorvelden, contourkaarten, geparametriseerde curven en oppervlakken, enz.

Opmerkingen

• Leuke aanbeveling.Ik kende er een half dozijn hiervan, maar het lijkt erop dat het gebruik van Java het op de een of andere manier heeft verpest … althans voor mijn pogingen. Maar dit lijkt te werken. Bedankt.
• Ja, javascript is zeker de juiste keuze (niet Java of Flash).
• Ter verduidelijking: CalcPlot3D gebruikt nu javascript, of in ieder geval de standaard (gekoppeld aan hierboven) doet. De Java-versie is echter nog steeds beschikbaar en ondersteunt blijkbaar een paar extra functies (vanaf het moment dat de javascript-versie werd uitgebracht).

Het klinkt alsof je wilt dat ze iets leren, dus ik zou het volgende aanraden:

• Start leerlingen met 3D-plots in GeoGebra
• CoCalc
• Introduceer CoCalc aan leerlingen door ze markdown-documenten te laten maken afbeeldingen van 3D-plots plakken en problemen opschrijven, misschien wat LaTeX gebruiken als je je comfortabel voelt.
• Verlicht de GeoGebra en ga naar Jupyter-notebooks waar je heen en weer gaat tussen het gebruik van Pythons matplotlib 3D plotten en R “s ggplot.

Ik raad wolframalpha.com ten zeerste aan

Dit is gratis, beschikbaar op internet zonder downloads, en is handig voor veel andere lessen.

Reacties

• Deze website is ook krachtig en nuttig. Maar sommige banen zoals het veranderen van gezichtspunt is niet mogelijk. Het is tenminste niet gratis.
• Ik heb leerlingen dingen laten typen als z = -x ^ 2-5y ^ 2 in Wolfram Alpha en me vertellen dat de grafiek een parabolische cilinder is (au!). Bovendien zijn interactieve 3D-plots niet gratis.
• De wolframalpha-site (en integrals.com) is slechts een aanwinst voor hun dure, gepatenteerde producten. Sluit ‘ studenten niet op in dure propriëtaire software of propriëtaire programmeertalen.

Voor gebruiksvriendelijke software die zowel eenvoudig is als in staat is om prachtige 3D-grafieken te tekenen, kunt u proberen mijn Graphing Calculator 3D te downloaden software.

Het ondersteunt expliciete en impliciete vergelijkingen, parametervergelijkingen, cartesische, polaire, cilindrische en sferische coördinaten.

Opmerkingen

• Het loopt vast wanneer ik het probeer te openen.
• Welk (e) besturingssysteem (en) heeft u? Op welk punt tijdens het opstarten bevriest het?
• Ik gebruik Linux mint 17 en dat bevriest wanneer het wordt geopend.
• @quid Bedankt voor de suggestie. Ik heb de bewoording van mijn antwoord bijgewerkt om weer te geven dat ik ‘ de maker van deze software ben.

Een nieuwe speler in de scene heet Desmos. Het is vreemd … mooi. Het is ook supereenvoudig te gebruiken.

De website is hier: Desmos

Schuifregelaars kunnen vrij eenvoudig worden toegevoegd. Als u zich in de rekenmachine bevindt en bijvoorbeeld transformaties wilt uitvoeren, kunt u typen:

$ y = sin (nx) $ – het zal u vragen of u een schuifregelaar voor n wilt toevoegen. Dit is te doen voor een willekeurig aantal schuifregelaars (dus $ y = a (xh) ^ 2 + k $); je kunt de waarden beperken tot gehele getallen of tot bepaalde bereiken, enz. Grafieken in polair zijn ook beschikbaar. Het is gemakkelijk te onderzoeken .

Het voordeel hiervan is natuurlijk dat iedereen het op elke computer kan gebruiken, zonder installatie.

Bovendien kunnen de grafieken worden geïmporteerd in andere documenten of gemakkelijk per e-mail worden verzonden als een student iets probeert en u zijn grafiek moet laten zien wanneer hij niet in uw aanwezigheid is!

Als iemand anders dit heeft gebruikt en opmerkingen, suggesties of negatieve ervaringen heeft, weet ik dat ik “ze graag hoor!

Opmerkingen

• Desmos is erg leuk! Naast wat je opmerkt, kan het impliciete vergelijkingen en parametrische vergelijkingen plotten. En animaties maken (kleine filmpjes).
• Het OP vraagt naar oppervlakkige plots. Desmos doet dat niet ‘ Ik ondersteun die niet, nietwaar?
• Vreemd dat ik ‘ niet kan herinneren dat de oorspronkelijke vraag over 3D ging … is het gewijzigd? Ach! Helaas heeft Desmos ‘ die mogelijkheid nog niet volledig … Iemand heeft echter royaal een blad gemaakt dat het kan met wat behoorlijk goede wiskunde (met wat uitleg) desmos.com/calculator/nqom2ih05g