Rでsin関数のグラフを作成

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pilabelという超ニッチな関数を作った。

pracmaパッケージは最大公約数を求めるgcd関数を使うため。 最大公約数を求める関数はネット上でも見つかるし、他のパッケージにもある。

require(latex2exp)
require(pracma)
pilabel<- function(s,e,by,bottom,u="pi"){ # s:分子(min) , e:分子(max) , by:分子間隔 , bottom:分母 , u:"pi"
    at<- eval(parse(text = paste0("seq(",s,",",e,",",by, ")*",u,"/",bottom ))) 
    top<- eval(parse(text = paste0("seq(",s,",",e,",",by, ")" ))) 
    labels<- NULL
    for (i in as.character(top)){
        x<- strsplit(i,"-")[[1]]
        # 約分
        if (length(x)>1){
        # pracma::gcd <- 最大公約数
            gcd<-gcd(as.numeric(x[2]),bottom)
            top2<- as.numeric(x[2])/gcd
            bottom2<-bottom/gcd
            if (bottom2==1){
                if (top2 != 1){
                    labels<- c(labels,paste0("$-",top2,u,"$") )
                } else {
                    labels<- c(labels,paste0("$-",u,"$") )
                }
            } else {
                labels<- c(labels,paste0("$-\\frac{",top2,"}{",bottom2,"}",u,"$"))
            }
        } else{
            if (as.numeric(x[1])==0){
                labels<- c(labels,"0")
            } else{
                # pracma::gcd <- 最大公約数
                gcd<-gcd(as.numeric(x[1]),bottom)
                top2<- as.numeric(x[1])/gcd
                bottom2<-bottom/gcd
                if (bottom2==1){
                    if (top2 != 1){
                        labels<- c(labels,paste0("$",top2,u,"$") )
                    } else {
                        labels<- c(labels,paste0("$",u,"$") )
                    }
                } else {
                    labels<- c(labels,paste0("$\\frac{",top2,"}{",bottom2,"}",u,"$"))
                }
            }
        }
    }
    return(data.frame(at,labels))
}

フォントはここでは、Computer Modernを使う。

linux なら、

sudo apt install fonts-cmu

ここComputer Modern:https://www.fontsquirrel.com/fonts/computer-modernでも入手できる。

pilabelを使わずに書いた

require("latex2exp")
require(showtext)
xmin<- 0
xmax<- 2*pi
ymin= -1.2
ymax= 1.2
font_add(family = "cmunti", regular = "cmunti.ttf")
showtext_auto()
par(mar=c(3,3,3,1),family = "cmunti")
plot(NA, xlim=c(xmin,xmax),ylim=c(ymin,ymax),axes=FALSE,xlab="",ylab="",bty="n",las=1,xaxs="i")
axis(2,labels=FALSE,tck= -0.015)
axis(2,tick= FALSE,las=1,line= -0.4,cex.axis=0.8)
curve(sin(x), xmin, xmax,las=1,xaxt="n",col="brown3",lwd=2,bty="n",add=TRUE) 
curve(cos(x), xmin, xmax,las=1,xaxt="n",col="royalblue3",lty=2,lwd=2,bty="n",add=TRUE) 
box(bty="l",lwd=2.5)
legend("topright",legend=c(TeX("$y=sin(theta)$"),TeX("$y=cos(theta)$")),
    inset=c(0.1,-0.05),lty=c(1,2),lwd=2,col=c("brown3","royalblue3"),cex=0.8,xpd=TRUE)
xaxt<- data.frame(at=c(1/2*pi,3/2*pi),labels=c("$\\frac{1}{2}pi$","$\\frac{3}{2}pi$"))
axis(1,at=xaxt$at,labels=FALSE,tck=-0.015)
for(i in 1:nrow(xaxt)){
    axis(1,at=xaxt$at[i],labels=TeX(xaxt$labels[i]),tick=FALSE,cex.axis=0.8,line=0.6)
}
xaxt<- data.frame(at=c(0,pi,2*pi),labels=c("0","$pi$","$2pi$"))
axis(1,at=xaxt$at,labels=FALSE,tck=-0.015)
for(i in 1:nrow(xaxt)){
    axis(1,at=xaxt$at[i],labels=TeX(xaxt$labels[i]),tick=FALSE,cex.axis=0.8,line=0) 
}
showtext_auto(FALSE)

pilabelを使って書く

1

require("latex2exp")
require(showtext)
# 分母を揃えておいた
xmin<- 0/6    # s=0 , bottom=6
xmax<- 12/6*pi    # e=12 ,byはここでは、1にする。
ymin= -1.2
ymax= 1.2
xaxt<- pilabel(s=0,e=12,by=1,bottom=6)
font_add(family = "cmunti", regular = "cmunti.ttf")
showtext_auto()
par(mar=c(3,3,3,1),family = "cmunti")
plot(NA, xlim=c(xmin,xmax),ylim=c(ymin,ymax),axes=FALSE,xlab="",ylab="",bty="n",las=1,xaxs="i")
axis(2,labels=FALSE,tck= -0.015)
axis(2,tick= FALSE,las=1,line= -0.4,cex.axis=0.8)
curve(sin(x), xmin, xmax,las=1,xaxt="n",col="brown3",lwd=2,bty="n",add=TRUE) 
curve(cos(x), xmin, xmax,las=1,xaxt="n",col="royalblue3",lty=2,lwd=2,bty="n",add=TRUE) 
box(bty="l",lwd=2.5)
legend("topright",legend=c(TeX("$y=sin(theta)$"),TeX("$y=cos(theta)$")),
    inset=c(0.1,-0.05),lty=c(1,2),lwd=2,col=c("brown3","royalblue3"),cex=0.8,xpd=TRUE)
axis(1,at=xaxt$at,labels=FALSE,tck=-0.015)
for (i in 1:nrow(xaxt)){
    ifelse(grepl("frac",xaxt$labels[i]) ,
        axis(1,at=xaxt$at[i],labels=TeX(xaxt$labels[i]),tick=FALSE,cex.axis=0.8,line=0.6) ,
        axis(1,at=xaxt$at[i],labels=TeX(xaxt$labels[i]),tick=FALSE,cex.axis=0.8,line=0)  )
}
showtext_auto(FALSE)

2

xmin<- -3/4*pi-0.2    # 目盛りは、-2/4*piから始めたいので s=-2
xmax<- 8/4*pi+0.2    # e=8 , byは1/2*pi 刻みにしたいので 2 にする
ymin= -1.5
ymax= 1.5
xaxt<- pilabel(s=-2,e=8,by=2,bottom=4)
require(showtext)
font_add(family = "cmunti", regular = "cmunti.ttf")
showtext_auto()
par(mar=c(0,1,2,1.5),family = "cmunti")
plot(NA, xlim=c(xmin,xmax),ylim=c(ymin,ymax),axes=FALSE,xlab="",ylab="",bty="n",asp=1)
arrows(x0=xmin-0.3, y0=0, x1=xmax+0.3, y1=0,lwd=1,angle=20,length=0.08,xpd=TRUE)
arrows(x0=0,y0=ymin,x1=0,y1=ymax,lwd=1,angle=20,length=0.08,xpd=TRUE)
curve(sin(x), xmin, xmax,las=1,xaxt="n",col="brown3",lwd=1.5,bty="n",add=TRUE) 
curve(cos(x), xmin, xmax,las=1,xaxt="n",col="royalblue3",lty=2,lwd=1.5,bty="n",add=TRUE) 
legend("topright",legend=c(TeX("$y=sin(theta)$"),TeX("$y=cos(theta)$")),lty=c(1,2),
    cex=0.8,lwd=1.5,col=c("brown3","royalblue3"),xpd=TRUE)
text(x=0,y=0,labels="0",adj=c(-0.5,1.2),cex=1)
text(x=c(0,0),y=c(-1,1),labels=c(-1,1) ,pos=2,cex=1,offset=0.1 )
text(x=0,y=ymax,labels="y",pos=2,cex=1,xpd=TRUE)
text(x=xmax+0.3,y=0,labels=TeX("$\\theta$"),pos=1,cex=1,xpd=TRUE)
#
text(x=xaxt[1 ,1],y=0,labels=TeX(xaxt[1 ,2]),pos=3,cex=0.8)
text(x=xaxt[3 ,1],y=0,labels=TeX(xaxt[3 ,2]),pos=1,cex=0.8)
text(x=xaxt[4 ,1],y=0,labels=TeX(xaxt[4 ,2]),pos=3,cex=0.8)
text(x=xaxt[5 ,1],y=0,labels=TeX(xaxt[5 ,2]),pos=3,cex=0.8)
text(x=xaxt[6 ,1],y=0,labels=TeX(xaxt[6 ,2]),pos=1,cex=0.8)
segments(x0=xaxt[1 ,1],y=0,x1=xaxt[1 ,1] ,y1=-1,lty=2,col="brown3")
segments(x0=xaxt[3 ,1],y=0,x1=xaxt[3 ,1] ,y1=1,lty=2,col="brown3")
segments(x0=xaxt[5 ,1],y=0,x1=xaxt[5 ,1] ,y1=-1,lty=2,col="brown3")
segments(x0=xaxt[4 ,1],y=0,x1=xaxt[4 ,1] ,y1=-1,lty=2,col="royalblue3")
segments(x0=xaxt[6 ,1],y=0,x1=xaxt[6 ,1] ,y1=1,lty=2,col="royalblue3")
showtext_auto(FALSE)
# dev.off()