Richtungsfeld komplizierter Gleichungen

2024-6-17 • tag-icon

Ich habe die folgende Differentialgleichung, die ich grafisch darstellen möchte: dy/dx = \frac{2x}{x^4+1}. Außerdem möchte ich die Lösung grafisch darstellen, die durch den Punkt verläuft (1,1). Folgendes habe ich derzeit:

\documentclass{report}

\usepackage{tikz}
\usepackage{pgfplots}
\usepgfplotslibrary{external}
\tikzexternalenable

\begin{document}
\begin{tikzpicture}[declare function={f(\x)=2*\x/(\x^4+1);}]
  \begin{axis}[
    xmin=-4,xmax=4,
    ymin=-4,ymax=4,
    domain=-4:4,
    ]

    \def\xmax{4} \def\xmin{-4}
    \def\ymax{4} \def\ymin{-4}
    \def\nx{15}
    \def\ny{15}
    \def\yo{1}

    \pgfmathsetmacro{\hx}{(\xmax-\xmin)/\nx}
    \pgfmathsetmacro{\hy}{(\ymax-\ymin)/\ny}
    \foreach \i in {0,...,\nx}
    \foreach \j in {0,...,\ny}{
      \pgfmathsetmacro{\yprime}{f({\xmin+\i*\hx})}
      \addplot [blue,shift={({\xmin+\i*\hx},{\ymin+\j*\hy})}]
        (0,0)--($(0,0)!2mm!(.1,.1*\yprime)$);
    }

    \addplot [<->,red] {-1/4*pi+rad(atan(x^2))+1};
  \end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}

Ich erhalte jedoch ständig die folgende Fehlermeldung:

! Missing number, treated as zero.
<to be read again> 
                   {
l.30     }
          
?

Ich hatte ursprünglich „ \pgfmathsetmacro{\yprime}{f({\xmin+\i*\hx},{\ymin+\j*\hy})}ersetzen von“ verwendet, \pgfmathsetmacro{\yprime}{f({\xmin+\i*\hx})}da ich \y nicht übergeben muss, da die Funktion es nicht verwendet. Aber selbst wenn ich dies tue und die Funktionsdefinition von f(\x) = ...auf aktualisiere f(\x,\y) = ..., stürzt das Programm immer noch ab und gibt Folgendes aus:

! Undefined control sequence.
\pgfmath@dimen@ ...men@@ #1=0.0pt\relax \pgfmath@ 
                                                  
l.32   \end{axis}
                 
?

Die folgenden Fragen sind mir bekannt. Ich habe sie verwendet und keine davon hat funktioniert:

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