apostila gnuplot

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  • Introduc~ao ao aplicativo Gnuplot

    Universidade Federal do ParaInstituto de Cie^ncias Exatas e Naturais

    Faculdade de MatematicaPatricia de Almeida Viana

    Agosto 2011

    Resumo

    Neste trabalho foi feita uma investigac~ao no aplicativo Gnuplot, um software livrede grande potencial que gera gracos em duas e tre^s dimens~oes e e usado em diversasareas cientcas. Pretende-se mostrar de forma clara como comecar a trabalhar comeste aplicativo no Linux. Como fontes de pesquisa foram consultadas o manual doGnuplot e alguns tutoriais disponveis na internet.

    1 Introduc~ao

    O Gnuplot e um programa usado na criac~ao de gracos de func~oes e dados em duasou tre^s dimens~oes. Ele e bastante versatil e possui uma simplicidade capaz de fazer comque atraves da execuc~ao de apenas um comando de arquivo seja possvel plotar diversosgracos. Este aplicativo oferece ainda ferramentas de analise de dados, como ajuste defunc~oes aos dados experimentais. Alem de exibir gracos na tela, possibilita grava-los emdiversos formatos, como postscript, g e diretamente no formato tex. Ele e altamenteportavel, possuindo vers~oes para os sistemas operacionais linux, windows e unix. Iniciemosum estudo do aplicativo no Linux. Uma documentac~ao detalhada pode ser encontradaatraves do help do programa (assim como suas "man pages"), http://www.gnuplot.info/,http://www.duke.edu/ hpgavin/gnuplot.html ou atraves de servicos de busca na internet.

    2 Primeiro Contato

    O primeiro passo e executar o programa Gnuplot, para isso basta digitar o comandognuplot em alguma janela do terminal e pressionar a tecla [enter]. Feito isto, aparecer~ao al-gumas informac~oes na tela, como a vers~ao do programa que esta sendo executado, os nomesdos criadores deste aplicativo bem como um site na internet onde podem ser encontradasmaiores informac~oes a respeito deste software.

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  • Figura 1:

    A ultima linha deste terminal deve ser a linha de comando do gnuplot, a qual serautilizada como interface entre o usuario e o programa; esta linha de comando e da seguinteforma:

    gnuplot >

    A partir dessa linha de comando, digitaremos diversas instruc~oes que o Gnuplot exe-cutara gerando o graco desejado.

    E se algum momento desejarmos nalizar este programa e voltar para o terminal, bastadigitar o comando quit (ou simplesmente a letra \q") e, pressionar a tecla [enter].

    3 Sintaxe

    Existe um conjunto de regras que ditam a forma como se escrevem as express~oes. Umadelas e a forma como se escrevem as pote^ncias (x 2) = x2.

    Outra regra importante e que e obrigatorio usar o asteristico (*) em todas as operac~oesde multiplicac~ao, isto quer dizer que n~ao podemos escrever, por exemplo, plot 2x, temosque escrever plot 2 x.

    A divis~ao faz-se com uma barra (/), a soma e a multiplicac~ao fazem-se com os sinais docostume (+ e ).

    Alem de gracos o Gnuplot faz calculos, e e isso que faz o comando print. Porem, uma

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  • regra importante no Gnuplot, e que um numero escrito sem casa decimal e interpretadocomo um numero inteiro. Por exemplo, se pedirmos para o Gnuplot calcular a divis~ao 1/2, a sua resposta sera 0. Veja:

    gnuplot> print 1/20Isso ocorreu pois a divis~ao de um numero inteiro por um numero inteiro, e um inteiro.

    Se quisermos obter 0.5 devemos digitar 1.0/2 ou 1/2.0:gnuplot> print 1/2.00.5O que o comando print faz e mostrar valores calculados, ou seja, podemos usa-lo como

    uma 'calculadora', para efetuar as operac~oes fundamentais, fatorial, valores de seno, coseno,tangente, exponencial, o valor de uma func~ao em um ponto, etc.

    4 Comandos para Plotar Gracos em 2D e 3D

    Para plotarmos gracos em duas ou tre^s dimens~oes usamos respectivamente, os coman-dos plot e splot. Estes comandos sozinhos n~ao fazem absolutamente nada; para que elespossam gerar qualquer tipo de graco devemos oferecer a eles algumas informac~oes.

    5 Comando Plot

    O comando \plot" ja mencionado anteriormente, e utilizado para elaborar gracos emduas dimens~oes. Para isso, ele precisa receber informac~oes como: a func~ao ou nome doarquivo que contem o conjunto de dados a serem plotados, se e um histograma, se eledeve utilizar pontos, linhas ou ambos para a representac~ao do graco, tipo de ponto a serutilizado, cor destes pontos ou linhas, etc.

    A entrada basica deste comando e a seguinte:gnuplot > plot with Sendo:< limites >: dene que o graco sera plotado entre dois valores de x e entre dois valores

    de y, ou seja, dominio e imagem, porem se esses limites ou um deles n~ao for especicado oprograma utilizara os que achar conveniente.

    < func~ao ou nome do arquivo >: dene qual ou quais func~oes e/ou conjuntos dedados ser~ao plotados. Para plotar mais de uma func~ao ou conjunto de dados utilizandoapenas um comando plot, basta separar cada func~ao ou conjunto de dados por vrgulas,como no exemplo a seguir:

    gnuplot > plot x**2, G(x), \dados.dat"Neste exemplo sera gerado um graco da func~ao x2 e neste mesmo graco sera plotada

    a func~ao G(x), a qual deve ter sido denida anteriormente e, o graco do conjunto de dadoscontido no arquivo \dados:dat1".

    < estilos >: dene a apare^ncia do graco, ou seja, se este graco sera plotado comouma linha, como pontos, como linha e pontos alem de denir qual sera a cor utilizada. Porexemplo:

    gnuplot > plot x**2 with points 2 2

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  • Neste exemplo sera gerado um graco da func~ao x2, sendo que ela sera representada porpontos (with points) na cor numero 2 (with points 2) ou seja, cor ciano e, os pontos ser~aorepresentados pelo sinal de adic~ao (\+") (with points 2 2).

    Existem diversos tipos de pontos e cores, basta mudar o numero de [-1,34] que a cor ouo tipo de ponto mudara.

    6 Comando Splot

    Este comando e extremamente semelhante ao plot, porem usa-se para plotar gracosem tre^s dimens~oes, sendo assim voce^ deve especcar func~oes de tre^s variaveis ou ter umarquivo de dados com tre^s colunas no mnimo.

    O comando splot usa as mesmas opc~oes do comando plot, porem ele trabalha sempreou com func~oes de duas variavies, ou tabelas com no mnimo tre^s colunas.

    7 Comandos basicos

    No Gnuplot podemos denir os tipos de pontos e linhas. Para visualizar as cores, bemcomo os formatos dos pontos, basta ativar na linha de comando, a palavra test, comomostrado abaixo:

    gnuplot > test

    A partir desse comando aparecera a gura 2.

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  • Figura 2: Tipos de pontos e cores disponveis no gnuplot

    Outra coisa muito importante que n~ao podemos deixar de falar e sobre o comando help,basta digita-lo na linha de comando do Gnuplot, que ele lhe dara uma ajuda de tudo o queele pode fazer.

    7.1 Outras denic~oes do programa

    No Gnuplot ha uma serie de comandos para complementar informac~oes a respeito dograco de uma func~ao, por exemplo para modicar as escalas de visualizac~ao, realizardesenhos de varios gracos no mesmo sistema de eixos, colocar ttulo em um graco, colocaralgum comentario nos eixos coordenados, entre outros. Passamos ent~ao uma sintaxe destescomandos.

    Ttulo:gnuplot > set title "texto"

    Esta linha de comando da um ttulo ao graco.

    Tipo e Espessura da linha:Atraves da linha de comando, usando apos plot f(x) os seguintes comandos: linestylen altera o estilo da linha, linetype n altera o tipo de linha. e linewidth n altera aespessura da linha.

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  • Nomear eixos:gnuplot > set xlabel "Eixo x"

    Esta linha de comando nomeia o eixo x no graco da func~ao.

    gnuplot > set ylabel "Eixo y"

    Esta linha de comando nomeia o eixo y no graco da func~ao.

    gnuplot > set zlabel "Eixo z"

    Esta linha de comando nomeia o eixo z no graco da func~ao. O eixo z so aparecequando estamos trabalhando no R3 , com o comando splot.

    Denir para^metros de escala:gnuplot > set xrange [ninf : nsup]

    Com esta linha de comando podemos determinar o intervalo de variac~ao (domnio)da variavel x no graco. O intervalo deve ser escrito entre colchetes e os numerosseparados por dois pontos [ : ].

    gnuplot > set yrange [ninf : nsup]

    Esta linha de comando dene o intervalo de variac~ao possvel para os valores da func~ao(contradomnio) no caso de func~oes de uma variavel. E no caso de func~oes de duasvariaveis, denira o domnio da variavel y.

    gnuplot > set zrange [ninf : nsup]

    No caso de func~oes de duas variaveis, esta linha de comando dene o contradomnioda func~ao.

    Observac~ao: Uma vez modicada a faixa de variac~ao de uma variavel, esta modicac~aopermanecera valida para todos os gracos feitos posteriormente.

    Denir valores dos eixos:Para denir os valores que aparecer~ao nos eixos podemos usar o comando set xtics,set ytics e set ztics. A sintaxe do comando e:

    gnuplot > set xtics xinicial,incremento,xfinal

    onde xinicial e xnal s~ao opcionais.

    Exemplo:

    gnuplot > set xtics -2,1,3

    No exemplo acima, aparecer~ao os valores -2, -1, 0, 1, 2, 3 no eixo x, caso estes valoresestejam dentro do limite de variac~ao para a variavel x denido no comando set xrange.Os comandos set ytics e set ztics s~ao analogos ao set xtics.

    Mostrar eixos x e y:gnuplot > set zeroaxis

    Com este comando e exibido o sistema de eixos e quando possvel a sua origem,tornando o graco mais completo e facil de entender. E recomendado colocar estecomando logo no incio para que aparecam os eixos em todos os demais gracos.

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  • Mostrar grades:gnuplot > set grid

    Mostra as grades nos eixos x e y. Ou ainda, se quizermos desativar a opc~ao gradebasta utilizar o comando unset grid.

    Efeito de Solido:gnuplot > set hidden3d

    O comando acima e utilizado no modo 3D para \esconder\ o que ca "atras" dasuperfcie.

    Resoluc~ao do Graco:Para tracar o graco de uma func~ao

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