3D曲面プロッター
Freez = f(x, y)の任意の関数を、放物面、鞍点、ガウス曲面などを回転可能でカラーコード化された3Dワイヤーフレーム曲面としてプロットします。無料、プライベート、ブラウザで動作。
すべてブラウザ内で完結します。入力した関数はどこにもアップロードされません。
+、-、*、/、^、括弧、sin、cos、tan、sqrt、abs、exp、log、および定数 pi と e に対応しています。
定義域と表示
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このツールの機能
この3Dサーフェスプロッターは、入力した任意の関数 z = f(x, y) のグラフを描画し、方程式だけから想像しようとするのではなく、選択した範囲にわたって二変数関数がどのように振る舞うかを視覚化できます。関数を入力し、XとYの定義域を調整し、方位角と仰角のスライダーをドラッグすることで、サーフェスをあらゆる角度から見ることができます。
単なるワイヤーフレームにとどまらず、高さは青(低い)から赤(高い)まで色分けされているため、どの視野角からでも形状がはっきりと読み取れます。5つのプリセット関数(波、放物面、鞍点面、さざ波、ガウス関数)から興味深い形状を試すことができ、自動回転モードでは手を離しても表示が回転し続け、解像度スライダーでは詳細さと速度をトレードオフできます。関数の解析と評価を含め、すべてがブラウザ内で完全に実行されます。
解決できる問題
- 微積分や線形代数の授業で扱う二変数関数を可視化し、その形状に対する直感を養う。
- 手作業で微積分を解く前に、関数が期待通りの極大値、極小値、鞍点を持っているかどうかを確認する。
- 関数の係数や指数を変更すると全体の形状がどう変わるかを比較する。
- グラフ作成ソフトウェアをインストールせずに、プレゼンテーションや宿題の提出物用の素早い回転可能な3Dビジュアルを作成する。
- 静的な教科書の画像ではなく、一般的な曲面の形状(放物面、鞍点面、さざ波)をインタラクティブに探索する。
よくある質問
›どの関数と演算子を使用できますか?
基本演算子の+、-、*、/、^(累乗)とグループ化のための括弧、加えて関数 sin、cos、tan、sqrt、abs、exp、log、および定数 pi と e です。x と y のみが変数として認識されます。z は入力するものではなく、求める対象だからです。
›なぜプロットに「関数をプロットできませんでした」と表示されるのですか?
式に構文上の問題(括弧の不足、余計な文字、不明な関数名)があるか、選択したXおよびY範囲全体で未定義(例えば1/(x-x)は常にゼロ除算になります)のどちらかです。エラーメッセージはどちらであるかを示すため、入力を修正すべきか範囲を広げるべきかがわかります。
›表示を回転させるにはどうすればよいですか?
方位角スライダーをドラッグすると、サーフェスの周りで水平に視点が回転し、仰角スライダーをドラッグすると、真上から見下ろす角度からエッジオンで見る角度まで、視野角を上下に傾けることができます。ただ回転を見ていたい場合は、自動回転ボタンで方位角を連続的に回転させることができます。
›色は何を意味しますか?
色は高さ(その点における関数の出力値)を表しており、表示範囲内の最低値は青、緑と黄色を経て、最高値は赤となり、プロットの横に表示されているのと同じカラーキーを使用しています。これにより、ワイヤーフレームの線だけではあまり奥行きが見えない真上からの角度でも、サーフェスの形状を読み取ることができます。
›なぜプロットはソリッドサーフェスではなくワイヤーフレームで描かれるのですか?
ワイヤーフレームは、ソリッドサーフェスで描画順序を間違えたときに生じる視覚的な不具合(サーフェスの背後に隠れるべき部分が透けて見える)を回避しながら、形状を明確に伝えます。また、塗りつぶされた陰影付きポリゴンよりも描画する量がはるかに少ないため、高いグリッド解像度でも高速に動作します。
›グリッド解像度スライダーは実際に何を変更しますか?
これは、X範囲とY範囲全体で計算されるサンプル点の数を制御します。解像度が高いほど、より密なメッシュとより滑らかに見えるサーフェスになります。特に鋭い曲線を持つ関数の場合に効果的ですが、何かを調整するたびに計算量が増えます。関数をいろいろ試している間にプロットの動きが重く感じる場合は、解像度を下げてください。
›範囲内のすべての場所で定義されていない関数をプロットできますか?
はい。関数が未定義になる点(ゼロ除算や負の数の平方根など)は、プロット全体を壊すのではなく単にスキップされます。そのため、選択した範囲のどこかで関数が有効である限り、それらの箇所ではエラーではなくワイヤーフレームに隙間が表示されます。
›関数は計算のためにどこかに送信されますか?
いいえ。入力した式は、汎用的な(そしてよりリスクの高い)コード実行関数で評価されたりサーバーに送信されたりすることなく、小さな組み込み数式パーサーを使ってブラウザ内で完全に解析・評価されます。プロットする内容に関する情報がデバイスから外に出ることは一切ありません。
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