Gráficos de funções (uma variável)
Antes de começar a compilar os comandos desta seção é recomendável limpar a memória utilizada pelo Maple compilando o comando seguinte.
> restart;
Os dois sistemas de coordenadas mais utilizados para o traçado de curvas, ou de gráficos de funções, no plano são o sistema de coordenadas cartesianas e o sistema de coordenadas polares. Explicaremos como esboçar parte de gráficos utilizando esses dois sistemas.
Em coordenadas cartesianas
Para visualizar partes de gráficos de funções devemos primeiramente defini-las. Por exemplo:
>
f:=t->4*t^3+2;
g:=t->sin(t);
h:=t->t^2;
>
O Maple é capaz de plotar uma quantidade bem razoável de pontos do gráfico de uma função, o que permite uma visualização bem interessante. Deve-se utilizar o comando
plot(....)
, onde dentro do parêntesis coloca-se o nome da função e o domínio referente a região do gráfico que vai ser mostrada. Por exemplo, para ver a região do gráfico da função
com domínio entre
e
digita-se:
> plot(f(t),t=-1 .. -0.5);
>
É indiferente trocar o nome da variável, verifque abaixo.
> plot(f(x),x=-1..-0.5);
>
Para ver regiões dos gráficos das funções
,
e
num mesmo quadro deve-se colocar como argumento do comando
plot
uma lista ( limitada entre colchetes ) com as funções desejadas e o domínio solicitado, por exemplo:
> plot([f(t),g(t),h(t)],t=-1..-0.5);
>
Outra opção para obter o mesmo resultado é atribuir nomes aos gráficos e depois mostrá-los com o comando plots[display] . Neste caso, quando atribuido um nome ao gráfico o Maple exibe a lista de pontos plotados. Para se trabalhar com um arquivo mais limpo, colocamos no final do comando de atribuição de nome o sinal DOIS PONTOS. Este último permite que o Maple compile a linha e não execute sua saída de video, ao final do comando plots[display] colocamos normalmente o sinal PONTO E VÍRGULA. Observe-se que este tipo de procedimento plota todos os gráficos com a mesma cor.
>
a:=plot(f(x),x=-1..-0.5):
b:=plot(g(x),x=-1..-0.5):
c:=plot(h(x),x=-1..-0.5):
plots[display]({a,b,c});
>
Quando o Maple plota vários gráficos num mesmo quadro, automaticamente fornece a cada um deles uma cor diferente. Se o leitor quiser atribuir uma cor específica a certo gráfico pode usar comandos como os abaixo:
>
a:=plot(f(x),x=-1..-0.5,color=red):
b:=plot(g(x),x=-1..-0.5,color=blue):
c:=plot(h(x),x=-1..-0.5,color=gray):
plots[display]({a,b,c});
>
Ou ainda, para o mesmo resultado, pode-se colocar uma lista de funções e uma lista de cores no opcional color .
>
plot([f(x),g(x),h(x)],x=-1..0.5,
color=[gold,red,blue]);
>
Finalmente se o leitor desejar colocar lado a lado vários gráficos tem de definir uma matriz apropriada, com a quantidade de elementos igual à quantidade de gráficos e colocar em cada entrada da matriz um gráfico. Se a quantidade de gráficos for pequena pode-se usar vetores em vez de matrizes.
Por exemplo para colocar três gráficos lado a lado pode-se usar um vetor de três entradas.
>
with(plots):
A := array(1..3):
A[1] := plot(sin(x),x=-Pi..Pi,axes=framed):
A[2] := plot(cos(x),x=-Pi..Pi,axes=boxed,style=point):
A[3] := plot(2*x,x=-Pi..Pi):
display(A);
Warning, the name changecoords has been redefined
>
OBSERVAÇÃO: No início do comando acima existe uma linha que faz com que o Maple carregue um pacote de comandos especiais para tratamento de estruturas gráficas, é o comando with(plots) . Sem carregar este pacote o comando display(...) não funcionará. No próximo capítulo faremos uma explicação mais criteriosa do pacote plots . Caso o leitor queira ver esse capítulo agora Clique aqui .
Se houver necessidade de mostrar mais gráficos pode-se definir uma matriz como abaixo. Neste exemplo a matriz será 3x2.
>
with(plots):
A := array(1..3,1..2):
A[1,1]:=plot(sin(x),x=0..Pi):
A[2,1]:=plot(cos(x),x=0..Pi):
A[3,1]:=plot(2*x,x=0..Pi):
A[1,2]:=plot(-x,x=0..Pi):
A[2,2]:=plot(x^2,x=0..Pi):
A[3,2]:=plot(3*x,x=0..Pi):
display(A);
>
Existe um alerta que deve ser feito. O Maple ajuda-nos a ter uma boa estimativa do gráfico de uma função sobre um intervalo fechado.
Quando o domínio da função considerada é toda a reta real existe um modo de obtermos uma aproximação do comportamento da função sobre toda a reta real. Para isso devemos colocar como limitantes no comando plot os nomes "-infinity" e "infnity".
Para uma melhor compreensão tome por base os dois exemplos a seguir.
> h:=x->x^3-8*x^2+19*x-12;
> plot(h(x),x=-infinity..infinity);
> k:=x->x^2/2-x-1/8;
> plot(k(x),x=-infinity..infinity);
>
O leitor não deve confiar muito no que vê. Será mais confiável calcular os limites da função quando a variável "x" tende para o infnito negativo e o infinito positivo.
Para fazer um teste de aprendizagem Clique aqui (test5_1.mws) .
Para ver o próxima seção (Opcionais do comando plots) Clique aqui (oppplots.mws) .
Em coordenadas polares
Existe um pacote no Maple chamado plots que permite ao usuário plotar gráfico de funções em coordenadas polares. Podemos carregar este pacote com o comando with(plots). Pode-se também usar o comando para plotar gráficos em coordenadas polares sem carregar todo o pacote plots, para isso utiliza-se a seguinte sintaxe plots[polarplot](...) .
OBSERVAÇÃO: Para saber mais sobre o pacote plots Clique aqui .
Por exemplo, para mostrar o gráfico de
usa-se:
>
with(plots):
polarplot(sin(3*t));
>
Se o leitor desejar um domínio pré-estabelecido, pode-se utilizar comando semalhante ao do comando em coordenadas cartesianas onde coloca-se o intervalo da variável após o nome da função.
Aproveitando o exemplo anterior, para mostrar apenas a primeira folha da rosácea r = sen(3x) fazemos o seguinte:
>
with(plots):
polarplot(sin(3*t),t=0..Pi/3,scaling=constrained);
>
Se a expressão da função for dada como o raio dependendo do ângulo, a utilização será sempre a citada acima.
OBSERVAÇÃO: Caso o leitor deseje saber mais sobre coordenadas polares e relembrar as principais curvas polares Clique aqui .
Para fazer um teste de aprendizagem Clique aqui (test5_2.mws) .
Para ver o próxima seção (Opcionais do comando plots) Clique aqui (oppplots.mws) .