Вставка точных графиков функций с помощью пакета pgfplots

Зачем использовать pgfplots вместо растровых картинок

При подготовке курсовых, дипломных и научных публикаций графики, экспортированные из Excel или сторонних программ в формате PNG/JPG, часто выглядят размытыми или теряют читаемость при масштабировании. Пакет pgfplots генерирует истинно векторную графику прямо во время компиляции документа LaTeX.

Все шрифты подписей, засечек и легенды идеально согласуются с гарнитурой основного текста документа, а формулы рендерятся стандартным математическим движком TeX (подробные правила набора уравнений смотрите в нашем руководстве по формулам amsmath в LaTeX).

Подключение pgfplots и базовое окружение axis

Для работы подключите пакет в преамбуле документа и зафиксируйте уровень совместимости (рекомендуется compat=1.18 или новее):

\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=1.18}

Внутри документа график размещается внутри окружения tikzpicture с использованием блока axis (а если вам требуется компактно встроить иллюстрацию в середину текста, рекомендуем ознакомиться с обтеканием картинок текстом wrapfig):

\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \begin{tikzpicture}
        \begin{axis}[
            width=10cm, height=6cm,
            xlabel={$x$},
            ylabel={$y$},
            grid=major
        ]
            \addplot[color=blue, thick, domain=-2*pi:2*pi, samples=150] {sin(deg(x))};
            \addlegendentry{$\sin(x)$}
        \end{axis}
    \end{tikzpicture}
    \caption{График тригонометрической функции}
    \label{fig:sin-plot}
\end{figure}

Построение графиков функций latex pgfplots: математические выражения

Грамотное построение графиков функций latex pgfplots позволяет задавать алгебраические, показательные, логарифмические и кусочно-непрерывные зависимости. При использовании тригонометрических функций (например, sin или cos) аргумент по умолчанию интерпретируется в градусах, поэтому для радианов применяется функция deg(x).

\begin{axis}[
    xmin=-3, xmax=3,
    ymin=-1, ymax=10,
    axis lines = middle,
    xlabel={$x$}, ylabel={$f(x)$},
    legend pos=north west
]
    \addplot[color=red, domain=-3:3, samples=100, ultra thick] {x^2 + 1};
    \addlegendentry{$f(x) = x^2 + 1$}

    \addplot[color=teal, dashed, domain=-3:3, samples=100, thick] {exp(x)};
    \addlegendentry{$f(x) = e^x$}
\end{axis}

Параметр samples задает частоту дискретизации. Для гладких парабол и прямых достаточно 50–100 точек, для высокочастотных колебаний значение увеличивают до 200–300.

График по точкам latex онлайн: импорт координат и таблиц

Для экспериментальных исследований и лабораторных измерений требуется построить график по точкам latex онлайн с погрешностями или маркерами измерений. Координаты можно передать непосредственно в коде или считать из файла .csv/.dat.

Пример построения точек вручную с помощью команды coordinates:

\begin{axis}[
    xlabel={Температура $T$, $^\circ\text{C}$},
    ylabel={Давление $P$, кПа},
    scatter,
    only marks,
    mark=square*,
    mark size=2.5pt
]
    \addplot coordinates {
        (20, 101.3)
        (30, 104.2)
        (40, 108.1)
        (50, 112.5)
        (60, 117.8)
    };
    \addlegendentry{Эксперимент}
\end{axis}

Если данные хранятся во внешнем файле (например, measurements.csv), используется директива \addplot table[x=T, y=P, col sep=comma] {measurements.csv};, что избавляет от ручного набора сотен строк.

Стилизация: сетка grid, подписи осей и легенда

Для соответствия ГОСТ и публикационным требованиям научных журналов настройте оформление координатных осей:

• grid=both или grid=major — отображение основной или вспомогательной координатной сетки.
• axis lines = left (или box, middle) — классическая рамка графика или пересекающиеся в нуле оси.
• tick label style={font=\small} — единый кегль цифр на делениях.
• legend style={at={(0.95,0.05)}, anchor=south east} — точное позиционирование блока легенды.

Типичные проблемы и оптимизация компиляции

Сложные графики с тысячами точек могут замедлять компиляцию документа. Чтобы ускорить сборку:

• Используйте пакет \usepgfplotslibrary{external} и команду \tikzexternalize для кэширования отрисованных фигур в отдельные PDF-файлы.
• Не завышайте samples без необходимости: 100–150 точек визуально неотличимы от 1000 для большинства аналитических функций.
• В веб-редакторе Labkeeper компиляция происходит на оптимизированном бэкенде, что обеспечивает быстрый рендеринг даже насыщенных графиков.

Практические советы