tikz を使ってプログラム的に正弦波を描く

Question 1

正弦関数を描画するには、plot次のマクロを使用します。

\documentclass[tikz, margin=3mm]{standalone}

\begin{document}
    \begin{tikzpicture}
\draw[gray,thin] (0,-2) grid[xstep=pi/2,ystep=1] (8*pi,2); %Grid
\draw   (0, 0)  --  (8*pi,0)  %X-Axis
        (0,-2)  --  (0 ,2);   %Y-Axis
% Sine-Wave, \x r means to convert '\x' from degrees to radians
\draw[blue] plot[domain=0:16*pi, samples=320] (0.5*\x,{2*sin(\x r)});
    \end{tikzpicture}
\end{document}

編集：

TikZは関数を描画するためのマクロを提供しますplot。その使用法については、セクション22.5 関数のプロット、TikZ & PGF マニュアル (バージョン 3.1.4a) の 339 ページ。
ドメインをラジアンで定義しているので、関数の引数に: をsin追加し、関数の引数をラジアンから度に変換します。rsin(\x r)
ドメインを定義する際に、ちょっとしたトリックが使われます。8つの関数間隔のドメインはテキストの幅よりも長いため、ドメインは半分（16*pi`` and the same time the widths of intervals is shortened to0.5*\x`）に短縮されます（これにより関数の頻度が2倍になります）。

\draw[blue] plot[domain=0:16*pi, samples=320] (0.5*\x,{2*sin(\x r)});

描画された関数は滑らかで、ラジアンあたり20サンプルを使用しました（合計320サンプル）。

Answer

正弦関数を描画するには、plot次のマクロを使用します。

\documentclass[tikz, margin=3mm]{standalone}

\begin{document}
    \begin{tikzpicture}
\draw[gray,thin] (0,-2) grid[xstep=pi/2,ystep=1] (8*pi,2); %Grid
\draw   (0, 0)  --  (8*pi,0)  %X-Axis
        (0,-2)  --  (0 ,2);   %Y-Axis
% Sine-Wave, \x r means to convert '\x' from degrees to radians
\draw[blue] plot[domain=0:16*pi, samples=320] (0.5*\x,{2*sin(\x r)});
    \end{tikzpicture}
\end{document}

編集：

TikZは関数を描画するためのマクロを提供しますplot。その使用法については、セクション22.5 関数のプロット、TikZ & PGF マニュアル (バージョン 3.1.4a) の 339 ページ。
ドメインをラジアンで定義しているので、関数の引数に: をsin追加し、関数の引数をラジアンから度に変換します。rsin(\x r)
ドメインを定義する際に、ちょっとしたトリックが使われます。8つの関数間隔のドメインはテキストの幅よりも長いため、ドメインは半分（16*pi`` and the same time the widths of intervals is shortened to0.5*\x`）に短縮されます（これにより関数の頻度が2倍になります）。

\draw[blue] plot[domain=0:16*pi, samples=320] (0.5*\x,{2*sin(\x r)});

描画された関数は滑らかで、ラジアンあたり20サンプルを使用しました（合計320サンプル）。

Question 2

正弦波の周波数、周期、振幅を色付きでpic設定します。グリッドは周波数、周期、振幅の値に従って描画されます。foreachループはtikzsetゼロから始まり、周波数はで描画されます0 to f-1。正弦波の描画は Ti に基づいています。けz の基礎。

\documentclass[tikz,border=10pt]{standalone}
\tikzset{%
pics/sw/.style args={color=#1,f=#2,p=#3,a=#4}{%
code={%
    \def\f{#2}%Frequency
    \def\p{#3}%Period
    \def\a{#4}%Amplitude
\draw[gray!20] (0,-\a) grid (\p*\f,\a); %Grid
    \draw[black,-] (0, 0)  --  (\p*\f,0); %X-Axis
    \draw[black,-] (0,-\a)  --  (0 ,\a); %Y-Axis
    \pgfmathsetmacro{\k}{#2-1}
\foreach \t in{0,1,...,\k}{
\draw[thick,#1] ({\t*\p},0) sin (#3/4+\t*\p,#4)cos(#3/2+\t*\p,0)sin(#3*3/4+\t*\p,-#4)cos(#3+\t*\p,0);%
}%
}
 }
 }  
   \begin{document}
    \begin{tikzpicture}
\pic {sw={color=blue,f=8,p=4,a=2}};
    \end{tikzpicture}

\end{document}

f=8、およびp=4の場合a=2:\pic {sw={color=blue,f=8,p=4,a=2}};

f=4、およびp=5の場合a=3:\pic {sw={color=red,f=4,p=5,a=3}};

補遺: コードにいくつかの機能を追加します。

\documentclass[tikz,border=10pt]{standalone}
\tikzset{%
pics/sw/.style args={color=#1,f=#2,p=#3,a=#4}{%
code={%
    \def\f{#2}%Frequency
    \def\p{#3}%Period
    \def\a{#4}%Amplitude
\draw[gray!50] (0,-\a) grid (\p*\f,\a); %Grid
    \pgfmathsetmacro{\n}{#2*#3}
\foreach \x in{0,1,...,\n}{
\node at (\x,0)[below right]{\x};}
    \draw[black,->] (0, 0)  --  (\p*\f+1,0)node[above]{$x$}; %X-Axis
    \draw[black,->] (0,-\a)node[left]{-$#4$}  --  (0 ,\a+1)node[right]{$y$}; %Y-Axis
    \node at (0,\a)[left]{$#4$};
    \pgfmathsetmacro{\k}{#2-1}
\foreach \t in{0,1,...,\k}{
\draw[ultra thick,#1] ({\t*\p},0) sin (#3/4+\t*\p,#4)cos(#3/2+\t*\p,0)sin(#3*3/4+\t*\p,-#4)cos(#3+\t*\p,0);%
}%
\node at (\n/2,\a+1){$y=\sin\,x$};%
}
 }
 }  
   \begin{document}
    \begin{tikzpicture}
\pic {sw={color=cyan,f=6,p=4,a=3}};
    \end{tikzpicture}

\end{document}

Answer