PGFPlots で高品質なグラフを描画する

PGFPlots

PGFPlots とは, LaTeX で高品質な 2D および 3D のプロットを作成するためのパッケージである. また, PGF/TikZ を基にしているため, 非常に柔軟なカスタマイズが可能である.

使い方

使い方は以下を参照されたい.

使用例

NOTE

本記事では, LuaLaTeX を使用しています. また, 以降で示す出力は TeX2img¹ で画像化しています.

2D Plots

\begin{equation*} \sin x \, \, \text{and} \, \, \cos x , \, \, \forall x \in [-\pi, \pi] \end{equation*}

\documentclass{ltjsarticle}
\usepackage[margin=0.25in]{geometry}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{width=10cm,compat=1.9}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
    axis lines = left,
    xlabel = \(x\),
    ylabel = {\(f(x)\)},
]
\addplot [
    domain=-pi:pi, 
    samples=100, 
    color=red,
]
{sin(deg(x))};
\addlegendentry{\(\sin x\)}
\addplot [
    domain=-pi:pi, 
    samples=100, 
    color=blue,
    ]
    {cos(deg(x))};
\addlegendentry{\(\cos x\)}
\end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}

\begin{equation*} z=xe^{-x^{2}-y^{2}} \end{equation*}

\documentclass{ltjsarticle}
\usepackage[margin=0.25in]{geometry}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{width=10cm,compat=1.9}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
  \begin{axis}[
      enlarge x limits,
      view={0}{90},
      xlabel=$x$, ylabel=$y$,
      small,
      colorbar,
    ]
    \addplot3[
      domain=-2:2,
      domain y=-1.3:1.3,
      contour lua={number=14,labels=false},
      thick,
    ] {exp(-x^2-y^2)*x};
  \end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}

3D Plots

\begin{equation*} z=\dfrac{\sin r}{r},\quad r=\sqrt{x^{2}+y^{2}} \end{equation*}

\documentclass{ltjsarticle}
\usepackage[margin=0.25in]{geometry}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{width=10cm,compat=1.9}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
  \begin{axis}[
      hide axis,
      colormap/cool,
    ]
    \addplot3[
      mesh,
      samples=50,
      domain=-8:8,
    ]
    {sin(deg(sqrt(x^2+y^2)))/sqrt(x^2+y^2)};
    \addlegendentry{\(\frac{sin(r)}{r}\)}
  \end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}

\begin{equation*} z=xe^{-x^{2}-y^{2}} \end{equation*}

\documentclass{ltjsarticle}
\usepackage[margin=0.25in]{geometry}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{width=10cm,compat=1.9}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
  \begin{axis}[
      xlabel=$x$, ylabel=$y$,
      small,
    ]
    \addplot3 [
      contour lua,
      domain=-2:2,
      domain y=-1.3:1.3,
    ] {exp(-x^2-y^2)*x};
  \end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}

まとめ

いくつか例示したが, 非常に柔軟に高品質なグラフが描画できることが分かる. ちなみに, 普段は Julia² 派...

Footnotes

ダウンロード：Mac 版, Windows 版 ↩
Julia の Plots+GR. ↩