Matplotlib用于教授多变量微积分

Question

我会尝试潜入主题。我是一名数学家和教授，我想帮助我的学生（和我自己）在多变量微积分中形象化问题和解决方案。特别是，当使用双变量函数的线和曲面积分时，我希望能够绘制包含积分域的曲线或曲面。

理想上和最大限度地，我想：

• 生成一个三维图，显示两个相交的表面，由一些（参数）方程描述;
• 突出显示曲面相交的曲线，就像这样;
• “实时”查看我点击的点的标签;
• 绘图的基本操作，即缩放，平移，旋转;
• 以矢量格式导出（SVG，PDF或更高版本，EPS用于集成在LaTeX中）。

我几乎没有Python编程的经验，我觉得Mathematica很想，因为我还需要一些符号计算。但是使用Python可以很好地和快速地完成上述所有操作吗？我在Matplotlib和其他人的所有大量文档中都找不到这样的例子。

如果没有Python，你推荐什么？

我已准备好并且可以学习任何语言，前提是它能够比大多数替代方案更快更好地获得所需的结果。

非常感谢！

Answer 1

由于与@ImportanceOfBeingErnest的评论中的对话提供了丰硕的成果，我将在我的决定中发布答案，这似乎可以检查所有要求。

主要问题似乎是在绘制隐式定义的曲面或曲线时，所以我将搜索重点放在这个方向上。参数曲线和曲面在Matplotlib和Mayavi中工作正常。

我发现this discussion对于＆＃34;欺骗＆＃34;特别有用。 Mayavi绘制隐式定义的曲面。这样，我可以在同一个画布上绘制曲面及其相交曲线。

另外，作为一名数学家，我发现this post非常有教育意义。

或者，对于数学家来说，我一直听说过Sage。它有一种绘制隐式函数的方法，like so。

总的来说，它可能不像Mathematica那样漂亮，简单或快速，但至少在我找到钱支付它的许可证之前，我想我会深入研究Python及其科学+图形库。从长远来看，我觉得我做出了正确的选择，考虑到Python的普遍性，它的受欢迎程度以及各种各样的应用程序。

随时发表评论或进一步回答。我认为最好将我的决定作为答案发布，尽管它看起来更像是路线图或规划，也许其他读者会发现它很有用。

感谢您的时间！