利用Python求阴影部分的面积实例代码

yipeiwu_com7年前Python基础

一、前言说明

今天看到微信群里一道六年级数学题,如下图,求阴影部分面积

看起来似乎并不是很难,可是博主添加各种辅助线,写各种方法都没出来,不得已而改用写Python代码来求面积了

二、思路介绍

1.用Python将上图画在坐标轴上,主要是斜线函数和半圆函数

2.均匀的在长方形上面洒满豆子(假设是豆子),求阴影部分豆子占比*总面积

三、源码设计

1.做图源码

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np


def init():
 plt.xlabel('X')
 plt.ylabel('Y')

 fig = plt.gcf()
 fig.set_facecolor('lightyellow')
 fig.set_edgecolor("black")

 ax = plt.gca()
 ax.patch.set_facecolor("lightgray") # 设置ax区域背景颜色    
 ax.patch.set_alpha(0.1) # 设置ax区域背景颜色透明度 
 ax.spines['right'].set_color('none')
 ax.spines['top'].set_color('none')
 ax.xaxis.set_ticks_position('bottom')
 ax.yaxis.set_ticks_position('left')
 ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
 ax.spines['left'].set_position(('data', 0))


# 原下半函数
def f1(px, r, a, b):
 return b - np.sqrt(r**2 - (px - a)**2)


# 斜线函数
def f2(px, m, n):
 return px*n/m


# 斜线函数2
def f3(px, m, n):
 return n-1*px*n/m


if __name__ == '__main__':
 r = 4 # 圆半径
 m = 8 # 宽
 n = 4 # 高
 a, b = (4, 4) # 圆心坐标
 init()

 x = np.linspace(0, m, 100*m)
 y = np.linspace(0, n, 100*n)

 # 半圆形
 y1 = f1(x, r, a, b)
 plt.plot(x, y1)
 # 矩形横线
 plt.plot((x.min(), x.max()), (y.min(), y.min()), 'g')
 plt.plot((x.min(), x.max()), (y.max(), y.max()), 'g')
 plt.plot((x.max(), x.max()), (y.max()+2, y.max()+2), 'g') # 画点(8,6)避免图形变形
 # 矩形纵向
 plt.plot((x.min(), x.min()), (y.min(), y.max()), 'g')
 plt.plot((x.max(), x.max()), (y.min(), y.max()), 'g')
 # 斜线方法
 y2 = f2(x, m, n)
 plt.plot(x, y2, 'purple')

 # 阴影部分填充
 xf = x[np.where(x <= 0.5*x.max())]
 plt.fill_between(xf, y.min(), f1(xf, r, a, b), where=f1(xf, r, a, b) <= f2(xf, m, n),
      facecolor='y', interpolate=True)
 plt.fill_between(xf, y.min(), f2(xf, m, n), where=f1(xf, r, a, b) > f2(xf, m, n),
      facecolor='y', interpolate=True)
 # 半圆填充
 plt.fill_between(x, y1, y.max(), facecolor='r', alpha=0.25)
 plt.show()

Draw.py

2.计算源码,其中side是要不要计算图形边框上的点,理论上side只能为True;t设置越大运行时间越长也越精准

import numpy as np


def f1(px, r, a, b):
 return b - np.sqrt(r**2 - (px - a)**2)


def f2(px, m, n):
 return px*n/m


if __name__ == '__main__':
 r = 4 # 圆半径
 m = 8 # 宽
 n = 4 # 高
 a, b = (4, 4) # 圆心坐标
 t = 100 # 精度

 xs = np.linspace(0, m, 2*t*m)
 ys = np.linspace(0, n, t*n)

 # 半圆形
 y1 = f1(xs, r, a, b)
 # 斜线
 y2 = f2(xs, m, n)

 numin = 0
 numtotel = 0
 side = True # 是否计算边框
 for x in xs:
  for y in ys:
   if not side:
    if (x <= 0) | (x >= 8) | (y <= 0) | (y >= 4):
     continue
   numtotel += 1
   if x >= 4:
    continue
   y1 = f1(x, r, a, b)
   y2 = f2(x, m, n)
   if y1 - y2 >= 0:
    if y2 - y > 0:
     numin += 1
    if (y2 - y == 0) and side:
     numin += 1
   elif y2 - y1 > 0:
    if y1 - y > 0:
     numin += 1
    if (y2 - y == 0) and side:
     numin += 1

 print(32*numin/numtotel)

calc.py

四、最后小结

  1.此种算法t为100时,阴影面积为1.268;t为1000时,阴影面积为1.253,已经非常接近正确答案(正确答案1.252)

  2.举一反三,类似于这种不规则的面积,只要可以写出来函数,就可以求解面积.

  2.下面有三种求解方法,第三种表示比大学高数还难看懂,你们呢?

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对【听图阁-专注于Python设计】的支持。

相关文章

python得到qq句柄,并显示在前台的方法

如下所示: # 导入模块 import win32gui win = win32gui.FindWindow(None, u'张三') # 将窗口调到前台 win32gui.Show...

Python 2.7.x 和 3.x 版本的重要区别小结

许多Python初学者都会问:我应该学习哪个版本的Python。对于这个问题,我的回答通常是“先选择一个最适合你的Python教程,教程中使用哪个版本的Python,你就用那个版本。等学...

python删除字符串中指定字符的方法

最近开始学机器学习,学习分析垃圾邮件,其中有一部分是要求去除一段字符中的标点符号,查了一下,网上的大多很复杂例如这样 import re temp = "司法局让我和户 1 5....

python图像处理之反色实现方法

python图像处理之反色实现方法

本文实例讲述了python图像处理之反色实现方法。分享给大家供大家参考。具体如下: 我们先加载一个8位灰度图像 每一个像素对应的灰度值从0-255 则只需要读取每个像素的灰度值A,再将2...

Python 给屏幕打印信息加上颜色的实现方法

Python 给屏幕打印信息加上颜色的实现方法

语法 print('\033[显示方式;字体色;背景色m文本\033[0m') # 三种设置都可以忽略不写,都不写则为默认输出 配置如下 # 字体 背景 颜色 # ------...