Суперэллипс и суперпарабола — различия между версиями
Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
(Новая страница: «Виртуальная лаборатория > Суперэллипс и суперпарабола <HR> Суперэллипс и суперпарабо...») |
(→Частные случаи суперэллипса) |
||
(не показано 16 промежуточных версий 3 участников) | |||
Строка 2: | Строка 2: | ||
− | Суперэллипс и суперпарабола — кривые, обобщающие понятие эллипса параболы на произвольную положительную степень. Ниже приведены простейшие интерактивные графики этих кривых ''(перемещение слайдера меняет показатель степени).'' | + | Суперэллипс и суперпарабола — кривые, обобщающие понятие эллипса и параболы на произвольную положительную степень. Ниже приведены простейшие интерактивные графики этих кривых ''(перемещение слайдера меняет показатель степени).'' |
+ | |||
+ | |||
+ | <htmlet nocache="yes">Krivtsov/SEP_TM</htmlet> | ||
+ | |||
+ | <div class="mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%" > | ||
+ | '''Текст программы построения графиков на языке JavaScript:''' <div class="mw-collapsible-content"> | ||
+ | Файл '''"SEP.js"''' | ||
+ | <syntaxhighlight lang="javascript" line start="1" enclose="div"> | ||
+ | // Суперэллипс и суперпарабола | ||
+ | // Superellipse & superparabola (SEP) | ||
+ | // Разработчики А.М. Кривцов и Д.В. Цветков | ||
+ | // 03.05.2014 | ||
+ | // 15.05.2014 коррекция для совместимости с Google Chrome | ||
+ | // 06.11.2014 коррекция - удаление const (Цветков) | ||
+ | // Интернет: tm.spbstu.ru/SEP | ||
+ | |||
+ | function MainSEP(canvas, Slider_01, Text_01) { | ||
+ | |||
+ | // Предварительные установки | ||
+ | |||
+ | var context = canvas.getContext("2d"); // на context происходит рисование | ||
+ | |||
+ | // Задаваемые параметры | ||
+ | |||
+ | var n = 2; | ||
+ | var fps = 50; // f rames per second - число кадров в секунду (качество отображения) | ||
+ | |||
+ | // Область построения графика | ||
+ | var x_min = -2; | ||
+ | var x_max = -x_min; | ||
+ | var y_min = x_min; | ||
+ | var y_max = -x_min; | ||
+ | |||
+ | // Настройка элементов управления | ||
+ | Slider_01.min = 0.1; // лучше было бы взять Slider_01.min = b, но b не кратно значению Slider_01.step, что портит слайдер | ||
+ | Slider_01.max = 10; | ||
+ | Slider_01.step = 0.1; | ||
+ | Slider_01.value = n; // значение ползунка должно задаваться после min, max и step | ||
+ | Text_01.value = n; | ||
+ | var parabola_flag = true; | ||
+ | var ellipse_flag = true; | ||
+ | |||
+ | // Функции, запускающиеся при изменении элементов управления | ||
+ | this.setSlider_01 = function(input) { n = input; draw(); } // input - значение на слайдере | ||
+ | this.setCheckbox_01 = function(bool) {parabola_flag = bool; draw(); } | ||
+ | this.setCheckbox_02 = function(bool) {ellipse_flag = bool; draw(); } | ||
+ | |||
+ | // Расчет параметров графики | ||
+ | |||
+ | var N = canvas.width; // число точек по оси x | ||
+ | var dx = x_max / N; // шаг по оси x | ||
+ | var sx = canvas.width / (x_max - x_min); // масштаб по оси x | ||
+ | var sy = canvas.height / (y_max - y_min); // масштаб по оси y | ||
+ | var X0 = canvas.width + x_min * sx; // положение 0 оси x в экранных координатах | ||
+ | var Y0 = canvas.height + y_min * sy; // положение 0 оси y в экранных координатах | ||
+ | |||
+ | draw(); // Отображение | ||
+ | |||
+ | function draw() | ||
+ | { | ||
+ | context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); // очистить экран | ||
+ | |||
+ | // Горизонтальная ось | ||
+ | context.strokeStyle = 'lightgrey'; | ||
+ | context.beginPath(); | ||
+ | context.moveTo(0, Y0); | ||
+ | context.lineTo(canvas.width, Y0); | ||
+ | context.moveTo(X0, 0); | ||
+ | context.lineTo(X0, canvas.height); | ||
+ | context.stroke(); | ||
+ | |||
+ | // Надписи | ||
+ | context.fillStyle = 'black'; | ||
+ | context.font = "20px Times"; | ||
+ | context.fillText("0", X0 + 3, Y0 + 20); | ||
+ | context.fillText("1", X0 + 1 * sx + 4, Y0 + 20); | ||
+ | context.fillText("1", X0 + 5, Y0 - 1 * sy - 4); | ||
+ | context.font = "italic 20px Times"; | ||
+ | context.fillText("x", canvas.width - 14, Y0 + 20); | ||
+ | context.fillText("y", X0 + 7, 15); | ||
+ | |||
+ | // График y = x^n | ||
+ | context.strokeStyle = 'black'; | ||
+ | context.beginPath(); | ||
+ | if (parabola_flag) | ||
+ | for (var x = x_min; x < x_max; x += dx) | ||
+ | { | ||
+ | var y = Math.pow(Math.abs(x), n); | ||
+ | |||
+ | var X = X0 + x * sx; | ||
+ | var Y = Y0 - y * sy; | ||
+ | |||
+ | if (x == x_min) context.moveTo(X, Y); | ||
+ | else context.lineTo(X, Y); | ||
+ | } | ||
+ | context.stroke(); | ||
+ | |||
+ | // График x^n + y^n = 1 | ||
+ | context.strokeStyle = 'red'; | ||
+ | context.beginPath(); | ||
+ | if (ellipse_flag) | ||
+ | for (var t = 0; t < 2 * Math.PI; t += Math.PI / 180) | ||
+ | { | ||
+ | var x = Sign(Math.cos(t)) * Math.pow(Math.abs(Math.cos(t)), 2/n); | ||
+ | var y = Sign(Math.sin(t)) * Math.pow(Math.abs(Math.sin(t)), 2/n); | ||
+ | |||
+ | var X = X0 + x * sx; | ||
+ | var Y = Y0 - y * sy; | ||
+ | |||
+ | if (t == 0) context.moveTo(X, Y); | ||
+ | else context.lineTo(X, Y); | ||
+ | } | ||
+ | context.stroke(); | ||
+ | } | ||
+ | |||
+ | // Сигнум числа | ||
+ | // Функция Math.sign пока не поддерживается Google Chrome | ||
+ | function Sign(x) | ||
+ | { | ||
+ | if (x > 0) return 1; | ||
+ | if (x < 0) return -1; | ||
+ | return 0; | ||
+ | } | ||
+ | } | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | Файл '''"SEP.html"''' | ||
+ | <syntaxhighlight lang="html5" line start="1" enclose="div"> | ||
+ | <!DOCTYPE html> | ||
+ | <html> | ||
+ | <head> | ||
+ | <meta charset="UTF-8" /> | ||
+ | <title>Super Ellipse</title> | ||
+ | <script src="SEP.js"></script> | ||
+ | </head> | ||
+ | <body> | ||
+ | <!--Графическое поле--> | ||
+ | <canvas id="canvasGraph" width="600" height="600" style="border:1px solid #000000;"></canvas> | ||
+ | |||
+ | <!--Чекбоксы--> | ||
+ | <div> | ||
+ | <font color="#000000" size="5"><B>—</B></font> | ||
+ | <input type="checkbox" id="checkbox_01" name="" onchange="app.setCheckbox_01(this.checked);" checked/>Суперпарабола: | ||
+ | <I>y = |x|<SUP>n</SUP></I> | ||
+ | <BR> | ||
+ | <font color="#ff0000" size="5"><B>—</B></font> | ||
+ | <input type="checkbox" id="checkbox_02" name="" onchange="app.setCheckbox_02(this.checked);" checked/>Суперэллипс: | ||
+ | <I>|x|<SUP>n</SUP> + |y|<SUP>n</SUP></I> = 1<BR> | ||
+ | </div> | ||
+ | |||
+ | <!--Слайдер--> | ||
+ | <div>Степень: | ||
+ | <input type="range" id="Slider_01" style="width: 150px;" oninput="app.setSlider_01(this.value); document.getElementById('Text_01').value = this.value;"> | ||
+ | <I>n</I> = | ||
+ | <input id="Text_01" style="width: 3ex;" required pattern="[-+]?([0-9]*\.[0-9]+|[0-9]+)" oninput=" | ||
+ | // если введено не число - строка не пройдет валидацию по паттерну выше, и checkValidity() вернет false | ||
+ | if (!this.checkValidity()) return; | ||
+ | app.setSlider_01(this.value); | ||
+ | document.getElementById('Slider_01').value = this.value; | ||
+ | "> | ||
+ | </div> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <!--Запуск приложения--> | ||
+ | <script type="text/javascript">var app = new MainSEP( | ||
+ | document.getElementById('canvasGraph'), | ||
+ | document.getElementById('Slider_01'), | ||
+ | document.getElementById('Text_01') | ||
+ | ); </script> | ||
+ | </body> | ||
+ | </html> | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | </div> | ||
+ | </div> | ||
− | |||
− | |||
== Частные случаи суперэллипса == | == Частные случаи суперэллипса == | ||
Строка 23: | Строка 194: | ||
|<math>2</math> || окружность (эллипс) | |<math>2</math> || окружность (эллипс) | ||
|-align="center" | |-align="center" | ||
− | |<math>4</math> || | + | |<math>4</math> || квадрокруг ([http://en.wikipedia.org/wiki/Squircle squircle]) |
|-align="center" | |-align="center" | ||
|<math>\infty</math> || квадрат (прямоугольник) | |<math>\infty</math> || квадрат (прямоугольник) | ||
Строка 32: | Строка 203: | ||
* [http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D0%BF%D0%B5%D1%80%D1%8D%D0%BB%D0%BB%D0%B8%D0%BF%D1%81 Суперэллипс] (Википедия) | * [http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D0%BF%D0%B5%D1%80%D1%8D%D0%BB%D0%BB%D0%B8%D0%BF%D1%81 Суперэллипс] (Википедия) | ||
* [http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lp_space&action=edit L<sup>''p''</sup> space] (Wikipedia) | * [http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lp_space&action=edit L<sup>''p''</sup> space] (Wikipedia) | ||
+ | |||
+ | [[Category: Виртуальная лаборатория]] | ||
+ | [[Category: Программирование]] | ||
+ | [[Category: JavaScript]] |
Текущая версия на 15:24, 1 августа 2021
Виртуальная лаборатория > Суперэллипс и суперпарабола
Суперэллипс и суперпарабола — кривые, обобщающие понятие эллипса и параболы на произвольную положительную степень. Ниже приведены простейшие интерактивные графики этих кривых (перемещение слайдера меняет показатель степени).
—
Суперпарабола:
y = |x|n
— Суперэллипс: |x|n + |y|n = 1
— Суперэллипс: |x|n + |y|n = 1
Степень:
n =
Текст программы построения графиков на языке JavaScript:
Файл "SEP.js"
1 // Суперэллипс и суперпарабола
2 // Superellipse & superparabola (SEP)
3 // Разработчики А.М. Кривцов и Д.В. Цветков
4 // 03.05.2014
5 // 15.05.2014 коррекция для совместимости с Google Chrome
6 // 06.11.2014 коррекция - удаление const (Цветков)
7 // Интернет: tm.spbstu.ru/SEP
8
9 function MainSEP(canvas, Slider_01, Text_01) {
10
11 // Предварительные установки
12
13 var context = canvas.getContext("2d"); // на context происходит рисование
14
15 // Задаваемые параметры
16
17 var n = 2;
18 var fps = 50; // f rames per second - число кадров в секунду (качество отображения)
19
20 // Область построения графика
21 var x_min = -2;
22 var x_max = -x_min;
23 var y_min = x_min;
24 var y_max = -x_min;
25
26 // Настройка элементов управления
27 Slider_01.min = 0.1; // лучше было бы взять Slider_01.min = b, но b не кратно значению Slider_01.step, что портит слайдер
28 Slider_01.max = 10;
29 Slider_01.step = 0.1;
30 Slider_01.value = n; // значение ползунка должно задаваться после min, max и step
31 Text_01.value = n;
32 var parabola_flag = true;
33 var ellipse_flag = true;
34
35 // Функции, запускающиеся при изменении элементов управления
36 this.setSlider_01 = function(input) { n = input; draw(); } // input - значение на слайдере
37 this.setCheckbox_01 = function(bool) {parabola_flag = bool; draw(); }
38 this.setCheckbox_02 = function(bool) {ellipse_flag = bool; draw(); }
39
40 // Расчет параметров графики
41
42 var N = canvas.width; // число точек по оси x
43 var dx = x_max / N; // шаг по оси x
44 var sx = canvas.width / (x_max - x_min); // масштаб по оси x
45 var sy = canvas.height / (y_max - y_min); // масштаб по оси y
46 var X0 = canvas.width + x_min * sx; // положение 0 оси x в экранных координатах
47 var Y0 = canvas.height + y_min * sy; // положение 0 оси y в экранных координатах
48
49 draw(); // Отображение
50
51 function draw()
52 {
53 context.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); // очистить экран
54
55 // Горизонтальная ось
56 context.strokeStyle = 'lightgrey';
57 context.beginPath();
58 context.moveTo(0, Y0);
59 context.lineTo(canvas.width, Y0);
60 context.moveTo(X0, 0);
61 context.lineTo(X0, canvas.height);
62 context.stroke();
63
64 // Надписи
65 context.fillStyle = 'black';
66 context.font = "20px Times";
67 context.fillText("0", X0 + 3, Y0 + 20);
68 context.fillText("1", X0 + 1 * sx + 4, Y0 + 20);
69 context.fillText("1", X0 + 5, Y0 - 1 * sy - 4);
70 context.font = "italic 20px Times";
71 context.fillText("x", canvas.width - 14, Y0 + 20);
72 context.fillText("y", X0 + 7, 15);
73
74 // График y = x^n
75 context.strokeStyle = 'black';
76 context.beginPath();
77 if (parabola_flag)
78 for (var x = x_min; x < x_max; x += dx)
79 {
80 var y = Math.pow(Math.abs(x), n);
81
82 var X = X0 + x * sx;
83 var Y = Y0 - y * sy;
84
85 if (x == x_min) context.moveTo(X, Y);
86 else context.lineTo(X, Y);
87 }
88 context.stroke();
89
90 // График x^n + y^n = 1
91 context.strokeStyle = 'red';
92 context.beginPath();
93 if (ellipse_flag)
94 for (var t = 0; t < 2 * Math.PI; t += Math.PI / 180)
95 {
96 var x = Sign(Math.cos(t)) * Math.pow(Math.abs(Math.cos(t)), 2/n);
97 var y = Sign(Math.sin(t)) * Math.pow(Math.abs(Math.sin(t)), 2/n);
98
99 var X = X0 + x * sx;
100 var Y = Y0 - y * sy;
101
102 if (t == 0) context.moveTo(X, Y);
103 else context.lineTo(X, Y);
104 }
105 context.stroke();
106 }
107
108 // Сигнум числа
109 // Функция Math.sign пока не поддерживается Google Chrome
110 function Sign(x)
111 {
112 if (x > 0) return 1;
113 if (x < 0) return -1;
114 return 0;
115 }
116 }
Файл "SEP.html"
1 <!DOCTYPE html>
2 <html>
3 <head>
4 <meta charset="UTF-8" />
5 <title>Super Ellipse</title>
6 <script src="SEP.js"></script>
7 </head>
8 <body>
9 <!--Графическое поле-->
10 <canvas id="canvasGraph" width="600" height="600" style="border:1px solid #000000;"></canvas>
11
12 <!--Чекбоксы-->
13 <div>
14 <font color="#000000" size="5"><B>—</B></font>
15 <input type="checkbox" id="checkbox_01" name="" onchange="app.setCheckbox_01(this.checked);" checked/>Суперпарабола:
16 <I>y = |x|<SUP>n</SUP></I>
17 <BR>
18 <font color="#ff0000" size="5"><B>—</B></font>
19 <input type="checkbox" id="checkbox_02" name="" onchange="app.setCheckbox_02(this.checked);" checked/>Суперэллипс:
20 <I>|x|<SUP>n</SUP> + |y|<SUP>n</SUP></I> = 1<BR>
21 </div>
22
23 <!--Слайдер-->
24 <div>Степень:
25 <input type="range" id="Slider_01" style="width: 150px;" oninput="app.setSlider_01(this.value); document.getElementById('Text_01').value = this.value;">
26 <I>n</I> =
27 <input id="Text_01" style="width: 3ex;" required pattern="[-+]?([0-9]*\.[0-9]+|[0-9]+)" oninput="
28 // если введено не число - строка не пройдет валидацию по паттерну выше, и checkValidity() вернет false
29 if (!this.checkValidity()) return;
30 app.setSlider_01(this.value);
31 document.getElementById('Slider_01').value = this.value;
32 ">
33 </div>
34 <br>
35
36 <!--Запуск приложения-->
37 <script type="text/javascript">var app = new MainSEP(
38 document.getElementById('canvasGraph'),
39 document.getElementById('Slider_01'),
40 document.getElementById('Text_01')
41 ); </script>
42 </body>
43 </html>
Частные случаи суперэллипса[править]
кривая | |
---|---|
крест | |
звезда из парабол | |
астроида | |
ромб | |
окружность (эллипс) | |
квадрокруг (squircle) | |
квадрат (прямоугольник) |
См. также[править]
- Суперэллипс (Википедия)
- Lp space (Wikipedia)