ggplot 中的函数图错误地显示为常量线

Question

我想绘制具有给定系数的高次多项式函数。我创建函数 f_erzeuger() 是为了编写多项式函数 f 以便能够使用 ggplot2 和 stat_function(fun = f) 绘制它。 coef 是多项式函数的系数向量。

f_erzeuger <- function(coef) {
  f <- function(x) {
    x_vec <- c(1, x, x^2, x^3, x^4, x^5, x^6, x^7, x^8, x^9, x^10)
    d <- length(coef) - 1 # degree of the polynomial
    sum(coef * x_vec[1:(d+1)])
  }
  f
}

但是 ggplot2 无法绘制此曲线，可能是因为该函数实际上并未计算函数项。

f <- f_erzeuger(c(4, 5, 2))
ggplot(data.frame(x = c(-50, 50)), aes(x = x)) +
  stat_function(fun = f, color = "blue") +
  stat_function(fun = function(x){3 + 5*x + 2*x^2}, color = "red")

f 显示为一条常数线，即使它应该是多项式。

Answer 1

问题是你的函数没有向量化。运行 ?stat_function 并查看 fun:

的文档

fun: Function to use. Either 1) an anonymous function in the base or rlang formula syntax (see rlang::as_function()) or 2) a quoted or character name referencing a function; see examples. Must be vectorised.

为了使函数矢量化，我们需要确保，例如，f(c(0, 1)) 将 return c(f(0), f(1))。请注意，函数中的一个问题是定义 x_vec = c(1, x, ...) 的行。如果 x 是一个包含多个元素的向量，这将不起作用。

向量化函数的方法有很多种。我将使用 tidyverse（主要是 purrr::map()）来完成。

f_erzeuger = function(coef) {
  function(xvals) {
    d = length(coef)
    map_dbl(xvals, function(x) {
      x_vec = x ^ (0:(d - 1))
      sum(coef * x_vec)
    })
  }
}

此函数的改动：

最重要的是，该函数现在已矢量化。
我们可以利用 R 中的 ^ 是矢量化的事实（因此 x^(0:2) 与 c(1, x, x^2) 相同），而不是将 x_vec 明确定义为 10 次.
我们可以 return 函数直接在 f_erzeuger() 中，而不是定义 f 然后 return 调用它。

现在事情会按预期进行：

f <- f_erzeuger(c(4, 5, 2))
ggplot(data.frame(x = c(-50, 50)), aes(x = x)) +
  stat_function(fun = f, color = "blue") +
  stat_function(fun = function(x){3 + 5*x + 2*x^2}, color = "red")

Answer 2

尝试curve。

f <- f_erzeuger(c(4, 5, 2))
curve(Vectorize(f)(x), -50, 50, col='#c55d0d')

ggplot 中的函数图错误地显示为常量线

Plot of a function in ggplot incorrectly showing as a constant line

r

function

ggplot2

plot

polynomials