feat: Analysis task 8. f(x, y) Graph und Höhehnlinien

2026-04-26 16:58:36 +02:00 · 2026-04-26 16:58:36 +02:00 · 55fdda73b9
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--- a/src/analysis/task8.py
+++ b/src/analysis/task8.py
@ -0,0 +1,126 @@
+# %%
+# Init
+import numpy as np
+import matplotlib.pyplot as plt
+
+# Parameter
+N = 401  # Anzahl Intervalle für x- bzw. y-Achsen
+N_g = 10  # Schrittweite
+N_l = 31  # Schrittweite
+
+
+def get_parameter() -> list:
+    """Funktion gibt eine List mit Dictonaries als Rückgabe.
+        Jede Dictonary enhält die Funktion f(x,y) und Parameter für den Plot der Funktion
+
+    Returns:
+        list:
+            dict:
+                "f": Funktion f(x, y),
+                "x_0": Startwert der x-Achse
+                "x_E": Endwert der x-Achse
+                "y_0": Startwert der y-Achse
+                "y_E": Endwert der y-Achse
+                "az": Dregwubjek gegebübver z-Achse (azimuth) und gegenüber xy-Ebene
+                "el": Dregwubjek gegebübver z-Achse (azimuth) und gegenüber xy-Ebene
+                "fig": Figurbezeichnung für pyplot
+    """
+    return [
+        {
+            "f": lambda x, y: x / 2,
+            "x_0": -2,
+            "x_E": 2,
+            "y_0": -2,
+            "y_E": 2,
+            "az": 60,
+            "el": 25,
+            "fig": "a",
+        },
+        {
+            "f": lambda x, y: y / 2,
+            "x_0": -2,
+            "x_E": 2,
+            "y_0": -2,
+            "y_E": 2,
+            "az": -35,
+            "el": 30,
+            "fig": "b",
+        },
+        {
+            "f": lambda x, y: (x + y) / 2,
+            "x_0": -2,
+            "x_E": 2,
+            "y_0": -2,
+            "y_E": 2,
+            "az": -35,
+            "el": 30,
+            "fig": "c",
+        },
+        {
+            "f": lambda x, y: x * y / 4,
+            "x_0": -3,
+            "x_E": 3,
+            "y_0": -3,
+            "y_E": 3,
+            "az": -105,
+            "el": 15,
+            "fig": "d",
+        },
+        {
+            "f": lambda x, y: (x**2 + y**2) / 2,
+            "x_0": -2,
+            "x_E": 2,
+            "y_0": -2,
+            "y_E": 2,
+            "az": -35,
+            "el": 20,
+            "fig": "e",
+        },
+        {
+            "f": lambda x, y: 6 * np.sin(x * y) / (1 + x**2 + y**2),
+            "x_0": -2,
+            "x_E": 2,
+            "y_0": -2,
+            "y_E": 2,
+            "az": -35,
+            "el": 40,
+            "fig": "f",
+        },
+    ]
+
+
+# Main
+for parameter in get_parameter():
+    # Daten
+    f = parameter["f"]
+    x_0 = parameter["x_0"]
+    x_E = parameter["x_E"]
+    y_0 = parameter["y_0"]
+    y_E = parameter["y_E"]
+    az = parameter["az"]
+    el = parameter["el"]
+    fig = parameter["fig"]
+
+    x_data = np.linspace(x_0, x_E, N)  # Punkte auf der x-Achse
+    y_data = np.linspace(y_0, y_E, N)  # Punkte auf der y-Achse
+
+    [x_grid, y_grid] = np.meshgrid(x_data, y_data)  # Pärchen mit allen x- und y-Werten
+    z_grid = f(x_grid, y_grid)  # Funktionswerte der Pärchen
+
+    # Graph-Plot
+    plt.figure(fig)
+    ax = plt.axes(projection="3d")
+    ax.plot_surface(x_grid, y_grid, z_grid, rstride=N_g, cstride=N_g, cmap="rainbow")
+    ax.view_init(el, az)
+    ax.set_box_aspect((np.ptp(x_grid), np.ptp(y_grid), np.ptp(z_grid)))
+    plt.title("3D Darstellung")
+
+    # Höhenlinien-Plot
+    figh = fig + "h"
+    fh = plt.figure(figh)
+    plt.contour(x_grid, y_grid, z_grid, N_l)
+    plt.xlabel("x")
+    plt.ylabel("y")
+    plt.grid(False)
+    plt.axis("image")
+    plt.title("Höhenlinien")