O que é um software de plotagem 3D gratuito e simples para alunos?

Em termos de software livre, uma grande parte das opções disponíveis são baseadas em um backend Gnuplot; No entanto, provavelmente não recomendaria usar o Gnuplot diretamente. Em vez disso, suas escolhas são principalmente entre os vários front ends. Em termos de front-end, dependendo do que seus alunos estão familiarizados e desejam aprender, há muitas opções.

• matplotlib é extremamente poderoso e configurável, mas requer alguma quantidade de Python programação dos alunos.
• Sympy também é baseado na sintaxe básica do Python, mas sua interface e uso podem ser mais familiar e acessível para pessoas que já têm alguma familiaridade com um sistema de álgebra computacional.
• maxima e sua GUI wxMaxima forma um sistema de álgebra de computador disponível gratuitamente com uma interface agradável. Além de usar o backend gnuplot, Maxima também suporta um backend xMaxima diferente para plotagem.
• A lista continua, mas a gnuplot página do projeto mantém uma lista de termina e interfaces de programação usando-o.

Para gráficos 3D de relações algébricas (polinômios etc.), um programa um pouco menos conhecido é o surf , que pretendia ser um auxílio de visualização para geometria algébrica real. Infelizmente, o desenvolvimento parece ter parado há vários anos, e recentemente eu tive algumas dificuldades para construir o código-fonte em minha máquina Gentoo Linux. Sua milhagem com ele pode muito bem variar.

Comentários

• Apenas para observar, eu prefiro muito mais o frontend xmaxima a maxima.

Para nível de graduação, Gnu Octave é provavelmente o que você deseja. É um software livre, multiplataforma e compatível com a sintaxe do MATLAB. É muito útil para plotagem 2D e 3D e para álgebra linear numérica, e é uma ferramenta que será benéfica para os alunos saberem.

Além disso, GeoGebra é um excelente software de plotagem, e recentemente adicionou suporte para gráficos 3D. Não é uma ferramenta tão poderosa como o Octave, mas é adequado para tarefas simples de plotagem e renderização.

Comentários

• Este software pertence a especialistas . Preciso do software mais simples, então apenas a entrada deve ser a forma da função.
• Sua pergunta especificou o nível de graduação (bacharelado ‘ s). O software MATLAB é um software de nível de graduação. Um gráfico 3D pode ser feito em alguns comandos simples. Se você ‘ estiver procurando por algo mais simples, existem muitos sites que traçam funções 3D simples. Ou tente a versão beta do GeoGebra.
• Eu tenho duas restrições. A primeira restrição é gratuita. O segundo é ser muito simples. Matlab não é gratuito. Sobre o GeoGebra, onde está o link para download da versão beta?
• geogebra.org/forum/viewtopic.php?f=52& t = 19846
• @Huseyin Matlab é gratuito para alunos de muitas universidades (a minha e todas as outras importantes da minha cidade). Pode valer a pena verificar com a matemática / departamento de comp sci no seu

Você pode querer dar uma olhada no Geogebra. A versão beta atual (Geogebra 5 Beta) tem um modo 3D e permite que você crie gráficos 3D de uma função da forma f (x, y) e uma interface gráfica para rotação, zoom, etc. Também é de código aberto, grátis e multiplataforma.

Se você digitar uma função em uma pesquisa do Google, obterá um gráfico muito bom . Para obter gráficos 3D interativos, você precisará de um navegador habilitado para WebGL (com WebGL realmente habilitado, é claro).Experimente estes para começar:

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

Comentários

• Eu sabia que o Google fazia plotagens 2D, hadn ‘ não percebi que eles suportavam 3D. Boa dica!

Uma ferramenta gratuita para Linux e Windows é gnuplot . Essa mesma interface gráfica pode ser usada no Octave (como na resposta de mkasberg “), que também é gratuita. Eu não a uso há algum tempo, portanto, não me lembro da dificuldade de uso. Ele possui um conjunto de tutoriais disponíveis para download.

Sage também está disponível em Linux e Windows. É um programa baseado em Python. A biblioteca matplotlib fornece funções de gráficos. Não usei este programa, então não tenho certeza de como é simples use.

Se você estiver representando funções no formato $ z = f (x, y) $, então existem várias ferramentas online . Uma dessas ferramentas está aqui .

Comentários

• Eu apoio o uso de matplotlib. Ele ‘ não será apropriado para todos os alunos, mas aqueles com experiência em Python serão capazes de aprender rapidamente.
• Sage pode também pode ser usado online em sagenb.org ou cloud.sagemath.com
• Para esclarecer, Sage usa soluções javascript para 3d plotting, incluindo jsmol e agora three.js.
• E ainda melhor, Sage agora tem o Sage Cell Server , então não ‘ não é necessário instalar o Sage, ou criar uma conta para usar o Notebook.

O sistema de álgebra computacional maxima é bom (é o cerne de pacotes de código aberto como SAGE ou GAP ) e inclui funções de plotagem. Uma versão rodando no Android (até mesmo em telefones) também está disponível.

Comentários

• Para gráficos, maxima age apenas como um front end para o gnuplot?
• @BenCrowell, essencialmente sim no Linux. Não ‘ não tenha nenhuma pista sobre Android.

No Windows, a Microsoft publica seu próprio software chamado Microsoft Mathematics :

Microsoft Mathematics fornece uma calculadora gráfica que plota em 2D e 3D, resolução de equações passo a passo e ferramentas úteis para ajudar os alunos nos estudos de matemática e ciências.

Você pode vê-lo em ação neste vídeo .

A Microsoft também publica um suplemento para Microsoft Word e Microsoft OneNote que permite a você criar esses gráficos diretamente na interface do Word ou OneNote.

Comentários

• Parece que a Microsoft retirou seu vídeo tutorial do YouTube agora.

Fiz o seguinte site com o objetivo de produzir uma experiência semelhante ao Desmos em 3D para meus alunos de cálculo multivariável.

math3d.org

Você pode usar math3d.org para criar plotagens de superfície simples ou complexas, animadas visualizações. Alguns recursos:

• Criar e animar pontos, linhas, vetores, curvas, superfícies (explícito & implícito) e campos vecotr
• Entrada matemática intuitiva (desenvolvido pela mesma biblioteca, MathQuill, como Desmos)
• Salve e compartilhe suas cenas

Aqui estão três cenas que eu gosto particularmente:

• Plotagem de superfície simples
• Curvas paramétricas, velocidade e aceleração
• Volumes de revolução, método da casca
• Hiperbolóides como superfície governada (+ captura de tela)

Este projeto está no Github . Se você encontrar bugs ou tiver ideias para melhorias, abra um problema !

Nota: Esta resposta é principalmente uma reedição do meu resposta a uma pergunta semelhante Calculadora semelhante ao Desmos, mas para 3D no Math StackExchange.

Meus alunos e eu temos usado

CalcPlot3D

Suporta a maioria da visualização que você deseja em um curso de cálculo multivariável: gráficos 3D, campos vetoriais, mapas de contorno, curvas e superfícies parametrizadas, etc.

Comentários

• Boa recomendação.Eu conhecia meia dúzia deles, mas parece que o uso de Java de alguma forma arruinou tudo … pelo menos para minhas tentativas. Mas, isso, parece funcionar. Obrigado.
• Sim, javascript é definitivamente o caminho a seguir (não Java ou Flash).
• Só para esclarecer, observe que CalcPlot3D agora usa javascript, ou pelo menos o padrão (link acima) sim. O Java ainda está disponível, no entanto, e aparentemente oferece suporte a alguns recursos extras (a partir de quando a versão javascript foi lançada).

Eu recomendo fortemente wolframalpha.com

Isso é gratuito, disponível na Internet sem downloads e é útil para muitas outras classes.

Comentários

• Este site é poderoso e útil também. Mas alguns trabalhos, como mudar o ponto de vista, não são possíveis. Pelo menos não é grátis.
• Eu tenho feito alunos digitar coisas como z = -x ^ 2-5y ^ 2 no Wolfram Alpha e me dizer que o gráfico é um cilindro parabólico (ai!). Além disso, gráficos 3D interativos não são gratuitos.
• O site wolframalpha (e integrals.com) é apenas uma atração para seus produtos proprietários e caros. Não ‘ bloqueie os alunos em softwares proprietários caros ou linguagens de programação proprietárias.

Para um software fácil de usar que é simples e capaz de traçar belos gráficos em 3D, você pode tentar baixar minha Calculadora gráfica 3D software.

Suporta equações explícitas e implícitas, equações paramétricas, coordenadas cartesianas, polares, cilíndricas e esféricas.

Comentários

• Ele congela quando tento abri-lo.
• Qual (is) sistema (s) operacional (is) você tem? Em que ponto durante a inicialização ele congela?
• Eu uso o Linux mint 17 e ele está congelando quando é aberto.
• @quid Obrigado pela sugestão. Atualizei o texto da minha resposta para refletir o fato de que eu ‘ sou o criador deste software.

Um novo jogador em cena é chamado Desmos. É estranhamente … bonito. Também é super simples de usar.

O site está aqui: Desmos

Os controles deslizantes podem ser adicionados com bastante facilidade. Se você estiver na calculadora e quiser fazer transformações, por exemplo, pode digitar:

$ y = sin (nx) $ – será perguntado se você deseja adicionar um controle deslizante para n. Isso é possível para qualquer número de controles deslizantes (então, $ y = a (xh) ^ 2 + k $); você pode restringir os valores a inteiros ou a certos intervalos, etc. Gráficos polares também estão disponíveis. É facilmente explorável .

Claro, o benefício disso é que qualquer pessoa pode usá-lo em qualquer computador, sem instalação.

Além disso, os gráficos podem ser importados para outros documentos ou enviados por e-mail facilmente se um aluno estiver tentando algo e precisar mostrar o gráfico quando não estiver em sua presença!

Se alguém mais usou isso e tem comentários, sugestões ou experiências negativas, sei que adoraria ouvi-los!

Comentários

• Desmos é muito bom! Além do que você nota, ele pode traçar equações implícitas e equações paramétricas. E fazer animações (pequenos filmes).
• O OP está perguntando sobre gráficos de superfície. Desmos não ‘ não é compatível com eles, não é?
• Estranho que eu não ‘ não me lembre de que a pergunta original era sobre 3D … foi alterado? Oh bem! Infelizmente, Desmos não ‘ ainda não tem essa capacidade totalmente … No entanto! Alguém criou generosamente uma planilha que pode fazer isso usando alguns muito boa matemática (com algumas explicações) desmos.com/calculator/nqom2ih05g