LaTeX畫圖

一、LaTeX畫圖工具

LaTeX是一個高質量排版系統，其畫圖功能同樣強大，常用的畫圖工具有：TikZ, PGFPlots, PSTricks等。

TikZ是LaTeX中使用最廣泛的畫圖工具，其可以直接在LaTeX文檔中調用，方便用戶使用。TikZ提供了豐富的圖形庫和命令，支持畫曲線、圖形、三維圖等。

PGFPlots是基於TikZ的一個畫圖工具，其支持繪製直線、散點圖、函數圖像，同時還支持繪製3D圖形。

PSTricks是另外一種畫圖工具，與TikZ不同的是，PSTricks基於PostScript語言，需要使用特定的編譯器來生成圖像。

二、LaTeX畫圖命令

LaTeX畫圖通過輸入對應的命令來生成圖像，以下是一些常用的命令：

\includegraphics{filename}

該命令可以將指定路徑的圖像插入到LaTeX文檔中，並調整圖像大小和位置等參數。

\begin{figure}[h]
    \centering
    \includegraphics[width=0.5\textwidth]{example.png}
    \caption{Example Picture}
    \label{fig:example}
\end{figure}

\begin{tikzpicture} … \end{tikzpicture}

該命令為TikZ繪圖命令，可以在其中進行TikZ圖形命令的編寫。

\begin{tikzpicture}
    \draw[->] (0,0) -- (1,0) node[right] {$x$};
    \draw[->] (0,0) -- (0,1) node[above] {$y$};
    \draw[domain=0:2*pi,smooth,variable=\t,blue] plot ({\t},{sin(\t r)});
\end{tikzpicture}

\begin{axis} … \end{axis}

該命令為PGFPlots繪圖命令，可以在其中進行PGFPlots命令的編寫。

\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
    xlabel=$x$,
    ylabel={$f(x) = x^2 - x +4$}
]
    \addplot {x^2 - x +4};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

三、LaTeX畫圖實例

以下是一些具體的LaTeX畫圖實例。

繪製函數圖像

對於函數$f(x)=x^2-2x+1$，我們可以用TikZ和PGFPlots來生成對應的函數圖像。

\begin{tikzpicture}[domain=-1:3, samples=50]
    \draw[help lines] (-1,-1) grid (3,4);
    \draw[->] (-1,0) -- (3,0) node[right] {$x$};
    \draw[->] (0,-1) -- (0,4) node[above] {$y$};
    \draw[color=red] plot (\x,{ (\x)^2 - 2*(\x) + 1 });
\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[xlabel=$x$, ylabel=$f(x)$]
    \addplot[domain=-1:3, samples=50] {x^2 - 2*x + 1};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

繪製三維圖形

我們可以用TikZ來繪製3D圖形。

\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[axis lines=none, view={60}{30}]
    \addplot3[domain=-2:2, samples=30, surf] {x^2 - y^2};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

插入外部圖像

我們可以使用\includegraphics命令來插入外部圖像。

\begin{figure}[h]
    \centering
    \includegraphics[width=0.5\textwidth]{example.png}
    \caption{Example Picture}
    \label{fig:example}
\end{figure}

總之，LaTeX提供了多種強大的畫圖工具和命令，可以滿足用戶在文檔中繪製各種圖形的需求。