将 matplotlib quiver 函数与 SymPy 符号表达式一起使用

【问题标题】：Use matplotlib quiver function with SymPy symbolic expressions将 matplotlib quiver 函数与 SymPy 符号表达式一起使用
【发布时间】：2018-02-22 18:20:33
【问题描述】：

from sympy import *
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

V0 = 1
L = 1

x = Symbol('x')
y = Symbol('y')
v = -V0*y/(cosh(x/L)*cosh(x/L))
dv = diff(v,y)
u = -integrate(dv,x)

print(dv)
print(u)

plt.figure()
x = np.arange(0,5,1)
y = np.arange(0,5,1)

plt.quiver(x,y,u,v)

这部分不能绘图，错误是

输入类型不支持 ufunc 'isfinite'，并且根据转换规则 ''safe'' 无法安全地将输入强制转换为任何支持的类型

【问题讨论】：

标签： matplotlib sympy

【解决方案1】：

您正在混合符号和数字。 quiver 需要数字输入，你不能给它符号表达式 u 和 v。此外，您将 x, y 重新定义为符号后的数组——这不是“为符号赋值”，它只是变量重用的一个令人困惑的实例。不要那样做。找到符号表达式 u 和 v 后，请执行以下操作（注意 x、y 保持其原始含义为 SymPy 符号）：

from sympy.utilities.autowrap import ufuncify
X, Y = np.meshgrid(np.arange(0,5,1), np.arange(0,5,1))
uxy = ufuncify((x, y), u)
vxy = ufuncify((x, y), v)
plt.figure()
plt.quiver(X, Y, uxy(X, Y), vxy(X, Y))

这里，ufuncify 生成支持在 numpy 数组上广播的二进制函数（uxy、vxy）。这使得插入 X、Y 数组并获取值数组成为可能。然后绘图按预期工作。

【讨论】：