Latex でプロットをレンダリングする

Question

私が添付したような画像をどのようにレンダリングできるのか興味がありました。

初心者の質問で申し訳ありませんが、私は tikz でこのようなことを模倣しようとかなりの時間を費やしてきました。

Answer 1

これは出発点となります。x間隔の境界の位置はリストに保存されます。

\documentclass[tikz,border=3mm]{standalone} 
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[declare function={f(\x)=0.4+0.2*sin(\x*120)+0.05*\x;}]
 \def\mylist{0,3,4.5,5.75,7.5}
 \draw[dashed]foreach \X in \mylist { (\X,-0.2) -- (\X,2)};
 \draw plot[domain={{\mylist}[0]}:{{\mylist}[1]},smooth] 
    (\x,{f(\x)});
 \draw plot[domain={{\mylist}[1]}:{{\mylist}[2]},smooth] 
    (\x,{0.7-1/(\x-{\mylist}[3])});
 \draw plot[domain={{\mylist}[2]}:{{\mylist}[3]},smooth] 
    (\x,{0.6*(\x-{\mylist}[2])+0.6});
 \draw plot[domain={{\mylist}[3]}:{{\mylist}[4]},smooth] 
    (\x,{-0.2*pow(\x-({\mylist}[3]+{\mylist}[4])/2,2)+0.5});
 \draw plot[domain={{\mylist}[0]-1}:{{\mylist}[0]},smooth] 
    (\x,{-0.2*pow(\x-(2*{\mylist}[0]-1)/2,2)+1});
 \draw ({min(\mylist)-2},0) -- ({max(\mylist)+1},0);
 \draw[red,stealth-] ({{\mylist}[0]},{f({\mylist}[0])}) -- ++ (-1,0.25)
  node[left]{$v^+_{j-\frac{1}{2}}$};
 \draw[red,stealth-] ({{\mylist}[1]},{f({\mylist}[1])}) -- ++ (-1,1)
  node[above left]{$v^-_{j+\frac{1}{2}}$};
 \path ({{\mylist}[0]},-0.2) node[below]{$x_{j-\frac{1}{2}}$}
    ({{\mylist}[1]},-0.2) node[below]{$x_{j+\frac{1}{2}}$};
\end{tikzpicture}
\end{document}