Почему прямые не кажутся перпендикулярными в matplotlib?

Почему прямые не кажутся перпендикулярными в Matplotlib?
Когда мы рисуем графики с помощью Matplotlib, мы часто сталкиваемся с ситуацией, когда прямые, которые должны быть перпендикулярными, выглядят немного не так. Это может быть вызвано несколькими причинами: 1. Аспектное соотношение: Параметр аспектного соотношения влияет на масштаб графика по осям x и y. Если мы не задаём его явно, Matplotlib по умолчанию выбирает равные пропорции для обеих осей. В результате, прямые, которые должны быть перпендикулярными, могут выглядеть наклонными или сжатыми/растянутыми. Чтобы исправить это, мы можем явно задать аспектное соотношение, используя функцию `plt.gca().set_aspect('equal')`, чтобы обеспечить равные пропорции для обоих осей. 2. Масштаб: Если значения по осям x и y имеют различный масштаб, то прямые, которые должны быть перпендикулярными, могут выглядеть неправильно. Например, если на оси x значения идут от 0 до 10, а на оси y - от 0 до 100, то прямые, которые должны быть перпендикулярными, могут выглядеть наклонными или сжатыми/растянутыми. Чтобы исправить это, мы можем задать одинаковый масштаб для обоих осей, используя функцию `plt.axis('equal')`, чтобы обеспечить равный масштаб по осям. 3. Неправильная логика кода: Иногда причина того, что прямые не кажутся перпендикулярными, может быть связана с ошибкой в логике кода. Проверьте, что вы правильно задали координаты точек для построения прямых и правильно определили их углы. Вот простой пример использования Matplotlib, где мы рисуем две перпендикулярные прямые:

import matplotlib.pyplot as plt

# Координаты точек для прямых
x1 = [0, 0]
y1 = [0, 1]

x2 = [0, 1]
y2 = [0, 0]

# Создание графика
plt.plot(x1, y1, label='Прямая 1')
plt.plot(x2, y2, label='Прямая 2')

# Установка аспектного соотношения
plt.gca().set_aspect('equal')

# Отображение легенды и графика
plt.legend()
plt.show()

Почему прямые не кажутся перпендикулярными в библиотеке Matplotlib

Когда мы работаем с графиками и визуализацией данных с помощью библиотеки Matplotlib, время от времени мы можем столкнуться с ситуацией, когда прямые линии на графике не кажутся перпендикулярными, хотя по заданным значениям они должны быть именно такими. В данной статье мы рассмотрим несколько причин, почему такое может происходить, и как мы можем исправить эту проблему.

1. Проблема масштабирования осей

Одной из причин, почему прямые на графике могут не выглядеть перпендикулярными, является неправильное масштабирование осей. Если масштаб осей не соответствует значениям данных, то прямые могут выглядеть искаженными.

Чтобы исправить эту проблему, можно вручную задать масштаб осей с помощью функции plt.axis(). Например, для того чтобы оси были равными, можно использовать следующий код:

import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot([0, 1], [0, 1])
plt.axis('equal')
plt.show()

Этот код задает масштаб осей таким образом, чтобы они были равными по длине и высоте, что позволит прямым линиям выглядеть перпендикулярными.

2. Аспектное соотношение

Еще одной причиной, почему прямые на графике могут выглядеть не перпендикулярными, является неправильное аспектное соотношение. Если аспектное соотношение графика не является единичным, то прямые могут быть искажены.

Для решения этой проблемы можно использовать функцию plt.gca().set_aspect(). Например, чтобы задать единичное аспектное соотношение, можно использовать следующий код:

import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot([0, 1], [0, 1])
plt.gca().set_aspect('equal')
plt.show()

Этот код устанавливает единичное аспектное соотношение для текущей оси, что позволит прямым линиям выглядеть перпендикулярными.

3. Нарушение точности из-за численных вычислений

Иногда прямые могут казаться не перпендикулярными на графике из-за небольших ошибок округления и точности в численных вычислениях. Это связано с ограниченной точностью представления дробных чисел в компьютере.

Чтобы избежать таких проблем, можно использовать более точные методы численных вычислений или производить проверку точности округления значений перед построением графика. Например, можно использовать функцию np.isclose() из библиотеки NumPy для проверки близости значений:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 1, 100)
y1 = x
y2 = -x + 1

plt.plot(x, y1)
plt.plot(x, y2)

if np.isclose(y1[-1], y2[-1]):
    plt.text(0.5, 0.5, 'Прямые перпендикулярны')
else:
    plt.text(0.5, 0.5, 'Прямые не перпендикулярны')

plt.show()

Этот код использует функцию np.isclose() для проверки, насколько близки значения конечных точек прямых, и выводит соответствующий текст на графике.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели несколько причин, по которым прямые на графике в библиотеке Matplotlib могут не выглядеть перпендикулярными. Мы узнали о проблемах с масштабированием осей, аспектным соотношением и численными вычислениями. Также были представлены примеры кода, которые помогут исправить эти проблемы. Теперь, когда вы знаете, как справиться с этими ситуациями, вы сможете создавать графики с перпендикулярными линиями без проблем.