Np.interp 为我输入的每个 x 值返回相同的值

Question

生成的图形使用名为 w 的数组作为 x 轴，使用名为 A1 的数组作为 y 轴。我必须找到并打印结果图形上的最大值。为此，我使用 max() 函数在名为 A1 的数组中查找最大值。为了找到相应的 X 值，我使用 np.interp() 函数并交换 x 和 y 输入轴，因此返回的值实际上是生成图的 x 值（np.interp 使用 x 值来查找 ay，我我正在使用 ay 值来查找 x)。但是，无论我给 np.interp 函数赋予什么值，它总是返回 4.99。我认为问题必须在于交换轴的事实？但这是让函数返回给定 y 的 x 值的唯一方法。

    import numpy as np
    import matplotlib.pyplot as plt

    F = 10
    m = 5
    w0 = 1

    w = np.array(np.arange(0.01, 5, 0.01))

    b1 = 0.25*m*w0
  

    G1 = np.array(np.sqrt((m**2)*(((w**2)-(w0**2))**2)+(b1**2)*(w**2)))

    A1 = np.array(F/G1)       

    A1_Max = max(A1)

我在这里打印值只是为了测试它是否正确。如您所见，np.interp 函数中的 x 轴应为 w 和 y A1，但是如前所述，轴已交换：

    w1_Max = np.interp(A1_Max, A1, w)
    print(w1_Max)

    plt.figure(figsize=(20, 20))

    plt.plot(w, A1, '-', label='b=0.25*m*w0')
    plt.xlabel('Frequency (rad/s)')
    plt.ylabel('Amplitude (a.u.)')
    plt.title('F = {0} m = {1}'.format(F,m))
    plt.legend()

Answer 1

np.interp 需要它的第二个参数单调递增。 您可以改用np.argmax() 来查找最大值的索引。

要找到对应于任意幅度的内插 w 值，您可以使用 How to find the exact intersection of a curve (as np.array) with y==0? 中的 find_roots 函数

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def find_roots(x, y):
    s = np.abs(np.diff(np.sign(y))).astype(bool)
    return x[:-1][s] + np.diff(x)[s] / (np.abs(y[1:][s] / y[:-1][s]) + 1)

F = 10
m = 5
w0 = 1
w = np.arange(0.01, 5, 0.01)

b1 = 0.25 * m * w0
G1 = np.sqrt((m ** 2) * (((w ** 2) - (w0 ** 2)) ** 2) + (b1 ** 2) * (w ** 2))

A1 = F / G1
A1_Max = max(A1)
w1_Max = w[np.argmax(A1)]

A_special = 5
w_special = find_roots(w, A1 - A_special)

plt.figure(figsize=(20, 20))
plt.plot(w, A1, '-', label='b=0.25*m*w0')
plt.plot(w1_Max, A1_Max, 'ro', label='Maximum amplitude')
plt.plot(w_special, np.repeat(A_special, len(w_special)), 'go', label=f'Special amplitude ({A_special})')
plt.xlabel('Frequency (rad/s)')
plt.ylabel('Amplitude (a.u.)')
plt.title(f'F = {F}  m = {m}')
plt.legend()
plt.margins(x=0)
plt.tight_layout()
plt.show()