Criando um modelo de gráfico tikz reutilizável

Question 1

Você pode usar \tikzsete \newcommandpara criar o código comum para colocar em seu .clsarquivo.

Por exemplo eu criei:

um myblueestilo que você pode usar em vez de "muito grosso, azul"
um myhelpcomando para as linhas de ajuda
a whitepointe bluepoint pics para os círculos (preenchidos em branco ou azul, você também pode criar um único piccom um parâmetro para passar a opção de cor)
um mylabelscomando para adicionar os rótulos.

Veja o código para saber como usá-los:

\documentclass{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{shapes.geometric,shapes.symbols,positioning,decorations.pathmorphing}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% you may put a code like this in your .cls file
\tikzset{%
    myblue/.style={blue, very thick},
    pics/bluepoint/.style={code={%          
        \draw[very thick, blue, fill] (0,0) circle [radius=.08];
    }},
    pics/whitepoint/.style={code={%         
        \draw[very thick, blue, fill=white] (0,0) circle [radius = .08];
    }},
    }
\newcommand{\myhelp}{\draw[help lines] (\xmin, \ymin) grid (\xmax, \ymax);}
\newcommand{\mylabels}{%
    \foreach \x in {1} \draw (0,\x)node[right]{\x};
    \foreach \x in {1} \draw (\x,0)node[below]{\x};}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

\begin{document}
\begin{tikzpicture}[scale=.9]
  \def \xmin {-3}
  \def \xmax {3}
  \def \ymin {-2}
  \def \ymax {3}
  \myhelp  
  \draw [<->] (\xmin-.3,0) -- (\xmax+.3,0);
  \draw [<->] (0,\ymin-.3) -- (0,\ymax+.3);
  \node at (0,\ymax + .6) {$g(x)$};
  \node at (\xmax + .6,0) {$x$};
  \node at (-2, 1.5) {$y = g(x)$};
  \draw[domain=-1.828:1, myblue, smooth] plot
    ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
  \draw[domain=1:2.732, myblue, smooth] plot
      ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
  \pic at (1,1) {bluepoint};
  \pic at (1,2) {whitepoint};
  \mylabels
\end{tikzpicture}
\end{document}

Claro que a saída é exatamente a mesma:

Se puder ser útil, esta é a versão com opção paramétrica para cor da ponta da seta, tendo bluecomo padrão:

\documentclass{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{shapes.geometric,shapes.symbols,positioning,decorations.pathmorphing}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% you may put a code like this in your .cls file
\tikzset{%
    myblue/.style={blue, very thick},
    pics/mypoint/.style={code={%          
            \draw[very thick, blue, fill=#1] (0,0) circle [radius=.08];
    }},
    pics/mypoint/.default=blue
}
\newcommand{\myhelp}{\draw[help lines] (\xmin, \ymin) grid (\xmax, \ymax);}
\newcommand{\mylabels}{%
    \foreach \x in {1} \draw (0,\x)node[right]{\x};
    \foreach \x in {1} \draw (\x,0)node[below]{\x};}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

\begin{document}
    \begin{tikzpicture}[scale=.9]
    \def \xmin {-3}
    \def \xmax {3}
    \def \ymin {-2}
    \def \ymax {3}
    \myhelp  
    \draw [<->] (\xmin-.3,0) -- (\xmax+.3,0);
    \draw [<->] (0,\ymin-.3) -- (0,\ymax+.3);
    \node at (0,\ymax + .6) {$g(x)$};
    \node at (\xmax + .6,0) {$x$};
    \node at (-2, 1.5) {$y = g(x)$};
    \draw[domain=-1.828:1, myblue, smooth] plot
    ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, myblue, smooth] plot
    ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
    \pic at (1,1) {mypoint};
    \pic at (1,2) {mypoint=white};
    \mylabels
    \end{tikzpicture}
\end{document}

Answer

Você pode usar \tikzsete \newcommandpara criar o código comum para colocar em seu .clsarquivo.

Por exemplo eu criei:

um myblueestilo que você pode usar em vez de "muito grosso, azul"
um myhelpcomando para as linhas de ajuda
a whitepointe bluepoint pics para os círculos (preenchidos em branco ou azul, você também pode criar um único piccom um parâmetro para passar a opção de cor)
um mylabelscomando para adicionar os rótulos.

Veja o código para saber como usá-los:

\documentclass{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{shapes.geometric,shapes.symbols,positioning,decorations.pathmorphing}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% you may put a code like this in your .cls file
\tikzset{%
    myblue/.style={blue, very thick},
    pics/bluepoint/.style={code={%          
        \draw[very thick, blue, fill] (0,0) circle [radius=.08];
    }},
    pics/whitepoint/.style={code={%         
        \draw[very thick, blue, fill=white] (0,0) circle [radius = .08];
    }},
    }
\newcommand{\myhelp}{\draw[help lines] (\xmin, \ymin) grid (\xmax, \ymax);}
\newcommand{\mylabels}{%
    \foreach \x in {1} \draw (0,\x)node[right]{\x};
    \foreach \x in {1} \draw (\x,0)node[below]{\x};}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

\begin{document}
\begin{tikzpicture}[scale=.9]
  \def \xmin {-3}
  \def \xmax {3}
  \def \ymin {-2}
  \def \ymax {3}
  \myhelp  
  \draw [<->] (\xmin-.3,0) -- (\xmax+.3,0);
  \draw [<->] (0,\ymin-.3) -- (0,\ymax+.3);
  \node at (0,\ymax + .6) {$g(x)$};
  \node at (\xmax + .6,0) {$x$};
  \node at (-2, 1.5) {$y = g(x)$};
  \draw[domain=-1.828:1, myblue, smooth] plot
    ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
  \draw[domain=1:2.732, myblue, smooth] plot
      ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
  \pic at (1,1) {bluepoint};
  \pic at (1,2) {whitepoint};
  \mylabels
\end{tikzpicture}
\end{document}

Claro que a saída é exatamente a mesma:

Se puder ser útil, esta é a versão com opção paramétrica para cor da ponta da seta, tendo bluecomo padrão:

\documentclass{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{shapes.geometric,shapes.symbols,positioning,decorations.pathmorphing}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% you may put a code like this in your .cls file
\tikzset{%
    myblue/.style={blue, very thick},
    pics/mypoint/.style={code={%          
            \draw[very thick, blue, fill=#1] (0,0) circle [radius=.08];
    }},
    pics/mypoint/.default=blue
}
\newcommand{\myhelp}{\draw[help lines] (\xmin, \ymin) grid (\xmax, \ymax);}
\newcommand{\mylabels}{%
    \foreach \x in {1} \draw (0,\x)node[right]{\x};
    \foreach \x in {1} \draw (\x,0)node[below]{\x};}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

\begin{document}
    \begin{tikzpicture}[scale=.9]
    \def \xmin {-3}
    \def \xmax {3}
    \def \ymin {-2}
    \def \ymax {3}
    \myhelp  
    \draw [<->] (\xmin-.3,0) -- (\xmax+.3,0);
    \draw [<->] (0,\ymin-.3) -- (0,\ymax+.3);
    \node at (0,\ymax + .6) {$g(x)$};
    \node at (\xmax + .6,0) {$x$};
    \node at (-2, 1.5) {$y = g(x)$};
    \draw[domain=-1.828:1, myblue, smooth] plot
    ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, myblue, smooth] plot
    ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
    \pic at (1,1) {mypoint};
    \pic at (1,2) {mypoint=white};
    \mylabels
    \end{tikzpicture}
\end{document}

Question 2

Uma abordagem é armazenar \pgfkeysvários padrões para seus gráficos e, em seguida, agrupar tudo dentro de um ambiente personalizado, com novas configurações fornecidas por meio de pares de valores-chave. Por exemplo, o código

\pgfkeys{/mygraph/.is family, /mygraph,
  xmin/.initial = -3, % defaults for xmin, xmax, ymin,ymax
  xmax/.initial =  3,
  ymin/.initial = -3,
  ymax/.initial =  3,
  ylabel/.initial = f(x),% default function name
  scale/.initial = 0.9,  % tikzpicture scale
  xtics/.initial = {1}, % list of marked coordinates on x-axis
  ytics/.initial = {1},  % list of marked coordinates on y-axis
}

define valores iniciais (ou padrão) para os valores x e y máximo e mínimo, o rótulo para o eixo y e a escala. Você pode então definir um ambiente, digamos MyGraphque receba um argumento opcional, que é passado \pgfkeysvia \pgfkeys{/mygraph, #1}para alterar essas configurações. Isso seria usado como

\begin{MyGraph}[ylabel=g(x)]
    \draw[domain=-1.828:1, smooth,-{Circle[blue]}] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth, {Circle[open, fill=white]}-] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
\end{MyGraph}

Isso desenha o gráfico da questão! Em particular, observe que \usetikzlibrary{arrows.meta}fornece pontas de “seta” circulares. Em geral, o “conteúdo” do MyGraphambiente será o material específico do seu gráfico.

O MyGraphambiente abriria o tikzpictureambiente e desenharia o “código inicial”. Aqui está uma definição possível:

\newenvironment{Mygraph}[1][]%
   {\pgfkeys{/mygraph, #1}% process settings
    \begin{tikzpicture}[scale=\Gval{scale},
                        draw/.append style={very thick, blue}]
      \draw[help lines](\Gval{xmin},\Gval{ymin}) grid (\Gval{xmax},\Gval{ymax});
      \draw[thin, black] [<->] (\Gval{xmin}-0.3,0) -- (\Gval{xmax}+0.3,0);
      \draw[thin, black] [<->] (0,\Gval{ymin}-0.3) -- (0,\Gval{ymax}+0.3);
      \node at (0,\Gval{ymax} + .6) {$\Gval{ylabel}$};
      \node at (\Gval{xmax} + .6,0) {$x$};
      \node at (-2, 1.5) {$y = \Gval{ylabel}$};
    }
    {\end{tikzpicture}}

(A \Gvalmacro, que é um atalho para \pgfkeysvalueof{/mygraph/#1}, extrai o valor da chave correspondente.)

Observe draw/.append style={very thick, blue}no início do tikzpictureambiente: isso define linhas azuis grossas como padrão para o \drawcomando. Há uma pequena desvantagem em fazer isso desta forma, pois agora é necessário escrever \draw[black]....para os rótulos nos eixos xey. Outra maneira de fazer isso seria usar \tikzsetpara definir um estilo:

\tikzset{% define styles for commonly used elements
  myline/.style={very thick, blue}
}

depois disso você usaria \draw[myline]...quando quisesse suas linhas azuis grossas. Usar \tikzseté mais explícito e, portanto, provavelmente melhor, mas se você quiser que "quase todos" os comandos de desenho forneçam linhas azuis grossas, isso economizará um pouco de digitação.

Aqui está um MWE completo usando o MyGraphambiente para desenhar dois gráficos "diferentes":

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{arrows.meta}

% Using pgfkeys makes it easier to use key-value settings for the graph
\pgfkeys{/mygraph/.is family, /mygraph,
  xmin/.initial = -3,    % defaults for xmin, xmax, ymin,ymax
  xmax/.initial =  3,
  ymin/.initial = -3,
  ymax/.initial =  3,
  ylabel/.initial = f(x),% default function name
  scale/.initial = 0.9,  % tikzpicture scale
  xtics/.initial = {1},  % list of marked coordinates on x-axis
  ytics/.initial = {1},   % list of marked coordinates on y-axis
}

% shortcut to access values of /mygraph
\newcommand\Gval[1]{\pgfkeysvalueof{/mygraph/#1}}

% graph environment with optional argument for changing defaults
\newenvironment{Mygraph}[1][]%
   {\pgfkeys{/mygraph, #1}% process settings
    \begin{tikzpicture}[scale=\Gval{scale},
                        draw/.append style={very thick, blue}]
      \draw[help lines](\Gval{xmin},\Gval{ymin}) grid (\Gval{xmax},\Gval{ymax});
      \draw[thin, black] [<->] (\Gval{xmin}-0.3,0) -- (\Gval{xmax}+0.3,0);
      \draw[thin, black] [<->] (0,\Gval{ymin}-0.3) -- (0,\Gval{ymax}+0.3);
      \node at (0,\Gval{ymax} + .6) {$\Gval{ylabel}$};
      \node at (\Gval{xmax} + .6,0) {$x$};
      \node at (-2, 1.5) {$y = \Gval{ylabel}$};
      \xdef\xtics{\Gval{xtics}}% for reasons unknown can't use this directly
      \foreach \x in \xtics { \draw[black](\x,0)node[below]{\small$\x$}; }
      \xdef\ytics{\Gval{ytics}}
      \foreach \y in \ytics { \draw[black](0,\y)node[left]{\small$\y$}; }
    }
    {\end{tikzpicture}}

\begin{document}

  \begin{Mygraph}
    \draw[domain=-1.828:1, smooth,-{Circle[blue]}] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth, -{Circle[open, fill=white]}] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
  \end{Mygraph}

  \begin{Mygraph}[ylabel=g(x), xmin=-4, xmax=4, scale=0.5, xtics={1,2,3}, ytics={1,3}]
    \draw[domain=-1.828:1, smooth,-{Circle[blue]}] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth, {Circle[open,fill=white]}-] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
  \end{Mygraph}

\end{document}

Aqui está a saída:

É claro que você pode adicionar mais configurações para \pgfkeys{/mygraph/,...}personalizar ainda mais seus gráficos. Por exemplo, você provavelmente desejaria fazer isso para os valores rotulados de x e y nos eixos e o posicionamento do y=g(x)rótulo, etc. Há também muitas outras coisas que você pode fazer \pgfkeys- veja otikzmanual para obter mais informações.

Answer

Uma abordagem é armazenar \pgfkeysvários padrões para seus gráficos e, em seguida, agrupar tudo dentro de um ambiente personalizado, com novas configurações fornecidas por meio de pares de valores-chave. Por exemplo, o código

\pgfkeys{/mygraph/.is family, /mygraph,
  xmin/.initial = -3, % defaults for xmin, xmax, ymin,ymax
  xmax/.initial =  3,
  ymin/.initial = -3,
  ymax/.initial =  3,
  ylabel/.initial = f(x),% default function name
  scale/.initial = 0.9,  % tikzpicture scale
  xtics/.initial = {1}, % list of marked coordinates on x-axis
  ytics/.initial = {1},  % list of marked coordinates on y-axis
}

define valores iniciais (ou padrão) para os valores x e y máximo e mínimo, o rótulo para o eixo y e a escala. Você pode então definir um ambiente, digamos MyGraphque receba um argumento opcional, que é passado \pgfkeysvia \pgfkeys{/mygraph, #1}para alterar essas configurações. Isso seria usado como

\begin{MyGraph}[ylabel=g(x)]
    \draw[domain=-1.828:1, smooth,-{Circle[blue]}] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth, {Circle[open, fill=white]}-] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
\end{MyGraph}

Isso desenha o gráfico da questão! Em particular, observe que \usetikzlibrary{arrows.meta}fornece pontas de “seta” circulares. Em geral, o “conteúdo” do MyGraphambiente será o material específico do seu gráfico.

O MyGraphambiente abriria o tikzpictureambiente e desenharia o “código inicial”. Aqui está uma definição possível:

\newenvironment{Mygraph}[1][]%
   {\pgfkeys{/mygraph, #1}% process settings
    \begin{tikzpicture}[scale=\Gval{scale},
                        draw/.append style={very thick, blue}]
      \draw[help lines](\Gval{xmin},\Gval{ymin}) grid (\Gval{xmax},\Gval{ymax});
      \draw[thin, black] [<->] (\Gval{xmin}-0.3,0) -- (\Gval{xmax}+0.3,0);
      \draw[thin, black] [<->] (0,\Gval{ymin}-0.3) -- (0,\Gval{ymax}+0.3);
      \node at (0,\Gval{ymax} + .6) {$\Gval{ylabel}$};
      \node at (\Gval{xmax} + .6,0) {$x$};
      \node at (-2, 1.5) {$y = \Gval{ylabel}$};
    }
    {\end{tikzpicture}}

(A \Gvalmacro, que é um atalho para \pgfkeysvalueof{/mygraph/#1}, extrai o valor da chave correspondente.)

Observe draw/.append style={very thick, blue}no início do tikzpictureambiente: isso define linhas azuis grossas como padrão para o \drawcomando. Há uma pequena desvantagem em fazer isso desta forma, pois agora é necessário escrever \draw[black]....para os rótulos nos eixos xey. Outra maneira de fazer isso seria usar \tikzsetpara definir um estilo:

\tikzset{% define styles for commonly used elements
  myline/.style={very thick, blue}
}

depois disso você usaria \draw[myline]...quando quisesse suas linhas azuis grossas. Usar \tikzseté mais explícito e, portanto, provavelmente melhor, mas se você quiser que "quase todos" os comandos de desenho forneçam linhas azuis grossas, isso economizará um pouco de digitação.

Aqui está um MWE completo usando o MyGraphambiente para desenhar dois gráficos "diferentes":

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{arrows.meta}

% Using pgfkeys makes it easier to use key-value settings for the graph
\pgfkeys{/mygraph/.is family, /mygraph,
  xmin/.initial = -3,    % defaults for xmin, xmax, ymin,ymax
  xmax/.initial =  3,
  ymin/.initial = -3,
  ymax/.initial =  3,
  ylabel/.initial = f(x),% default function name
  scale/.initial = 0.9,  % tikzpicture scale
  xtics/.initial = {1},  % list of marked coordinates on x-axis
  ytics/.initial = {1},   % list of marked coordinates on y-axis
}

% shortcut to access values of /mygraph
\newcommand\Gval[1]{\pgfkeysvalueof{/mygraph/#1}}

% graph environment with optional argument for changing defaults
\newenvironment{Mygraph}[1][]%
   {\pgfkeys{/mygraph, #1}% process settings
    \begin{tikzpicture}[scale=\Gval{scale},
                        draw/.append style={very thick, blue}]
      \draw[help lines](\Gval{xmin},\Gval{ymin}) grid (\Gval{xmax},\Gval{ymax});
      \draw[thin, black] [<->] (\Gval{xmin}-0.3,0) -- (\Gval{xmax}+0.3,0);
      \draw[thin, black] [<->] (0,\Gval{ymin}-0.3) -- (0,\Gval{ymax}+0.3);
      \node at (0,\Gval{ymax} + .6) {$\Gval{ylabel}$};
      \node at (\Gval{xmax} + .6,0) {$x$};
      \node at (-2, 1.5) {$y = \Gval{ylabel}$};
      \xdef\xtics{\Gval{xtics}}% for reasons unknown can't use this directly
      \foreach \x in \xtics { \draw[black](\x,0)node[below]{\small$\x$}; }
      \xdef\ytics{\Gval{ytics}}
      \foreach \y in \ytics { \draw[black](0,\y)node[left]{\small$\y$}; }
    }
    {\end{tikzpicture}}

\begin{document}

  \begin{Mygraph}
    \draw[domain=-1.828:1, smooth,-{Circle[blue]}] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth, -{Circle[open, fill=white]}] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
  \end{Mygraph}

  \begin{Mygraph}[ylabel=g(x), xmin=-4, xmax=4, scale=0.5, xtics={1,2,3}, ytics={1,3}]
    \draw[domain=-1.828:1, smooth,-{Circle[blue]}] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth, {Circle[open,fill=white]}-] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
  \end{Mygraph}

\end{document}

Aqui está a saída:

É claro que você pode adicionar mais configurações para \pgfkeys{/mygraph/,...}personalizar ainda mais seus gráficos. Por exemplo, você provavelmente desejaria fazer isso para os valores rotulados de x e y nos eixos e o posicionamento do y=g(x)rótulo, etc. Há também muitas outras coisas que você pode fazer \pgfkeys- veja otikzmanual para obter mais informações.

Question 3

As respostas acima de @andrew e @CarLaTeX são construtivas e instrutivas. Adotei partes de ambas as respostas para chegar ao código a seguir.

No meu arquivo de classe, eu tenhoadicionadoo seguinte, para uma quantidade já substancial de código (não relacionado). Não quero postar tudo aqui, então as partes relevantes são:

% This is the setup for the wcgraph environment below
\tikzset{%
    myblue/.style={blue, very thick},
    pics/closed/.style={code={%
            \draw[very thick, blue, fill] (0,0) circle [radius=.08];
    }},
    pics/open/.style={code={%
            \draw[very thick, blue, fill=white] (0,0) circle [radius=.08];
    }},
    pics/mypoint/.default=blue,
    draw/.append style={very thick, blue},
    >=latex,
    >=stealth,
}

% This is the setup for the wcgraph environment below
\pgfkeys{/mygraph/.is family, /mygraph,
  xmin/.initial = -3,         % defaults for xmin, xmax, ymin,ymax
  xmax/.initial =  3,
  ymin/.initial = -3,
  ymax/.initial =  3,
  ylabel/.initial = f(x),     % default function name
  xlabel/.initial = x,        % default independent variable
  scale/.initial = 0.9,       % tikzpicture scale
  xtics/.initial = {1},       % list of marked coordinates on x-axis
  ytics/.initial = {1},       % list of marked coordinates on y-axis
  xticsloc/.initial = below,  % default location for tick labels
  yticsloc/.initial = left,
  helplines/.initial = draw,  % Default to draw the help lines
}

% A new command to grab values from pgfkeys above
\newcommand\getVal[1]{\pgfkeysvalueof{/mygraph/#1}}

% A command to draw helplines. To not draw them, pass the option "hide"
\newcommand{\helplines}[1]{
  \ifthenelse{\equal{#1}{draw}}{
    \draw[help lines] (\getVal{xmin},\getVal{ymin}) grid (\getVal{xmax},\getVal{ymax});
  }{}
}

% The graph environment with optional arguments for changing defaults
\newenvironment{wcgraph}[1][]%
   {\pgfkeys{/mygraph, #1}% process settings
    \begin{tikzpicture}[scale=\getVal{scale}]
      \helplines{\getVal{helplines}}
      \draw[thin, black] [->] (\getVal{xmin}-0.3,0) -- (\getVal{xmax}+0.3,0);
      \draw[thin, black] [->] (0,\getVal{ymin}-0.3) -- (0,\getVal{ymax}+0.3);
      \node at (0,\getVal{ymax} + .6) {$\getVal{ylabel}$};
      \node at (\getVal{xmax} + .6,0) {$\getVal{xlabel}$};
      \xdef\xtics{\getVal{xtics}} % Can't use this directly for some reason
      \foreach \x in \xtics {
        \draw[black](\x,0)node[\getVal{xticsloc}]{\small$\x$};
      }
      \foreach \x in {\getVal{xmin},...,\getVal{xmax}}{
        \draw[black, thin, shift={(\x,0)}] (0pt,1pt) -- (0pt,-1pt);
      }
      \xdef\ytics{\getVal{ytics}}
      \foreach \y in \ytics {
        \draw[black](0,\y)node[left]{\small$\y$};
      }
      \foreach \y in {\getVal{ymin},...,\getVal{ymax}}{
        \draw[black, thin, shift={(0,\y)}] (1pt,0pt) -- (-1pt,0pt);
      }
    }
    {\end{tikzpicture}}

No meu .texarquivo, eu uso a worksheet.clsclasse que (como disse acima) inclui muitas outras coisas além do que postei diretamente acima. Um MWE é:

\documentclass{worksheet}

\begin{document}

  \begin{wcgraph}[xmin=-2, ymin=-2]
    \draw[domain=-1.828:1, smooth] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
    \pic at (1,2) {open};
    \pic at (1,1) {closed};
  \end{wcgraph}

  \begin{wcgraph}[helplines=hide, xmin=-2, ymin=-2, scale=1.8]
    \draw[domain=-1.828:1, smooth] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
    \pic at (1,2) {open};
    \pic at (1,1) {closed};
  \end{wcgraph}

\end{document}

que produz os seguintes gráficos:

Talvez este não seja o lugar para fazer uma pergunta complementar (e ficarei feliz em editá-la e postar outra pergunta se alguém sugerir isso), mas gostaria de estender um pouco as coisas. Acredito que isso seja altamente relevante para a pergunta original, daí o acompanhamento. Quero adicionar um comando para desenhar todos os nós "abertos" necessários, especificando coordenadas. Tenho dificuldade em passar uma "lista" de coordenadas no novo comando. Quero usar \foreachon #1, o argumento do meu novo comando. Isso não funciona como eu esperava e não será analisado como coordenadas. Eu li o guia PGF e muitos posts \foreachsem sucesso.

Eu gostaria de usar o seguinte código para representar graficamente o acima:

  \begin{wcgraph}[helplines=hide, xmin=-2, ymin=-2, scale=1.8]
    \draw[domain=-1.828:1, smooth] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
    \openpics{(1,2)};
    \closedpics{(1,1)};
  \end{wcgraph}

o que teria um grande benefício quando tenho gráficos mais complexos.

Meu melhor palpite sobre este novo comando (a ser adicionado ao meu .clsarquivo):

% A new command to draw all open pics I need.
\newcommand{\openpics}[1]{
  \foreach \coord in {#1}{
    \pic at \coord {open};
  }
}

E o \closedpicscomando seria semelhante.

Answer

As respostas acima de @andrew e @CarLaTeX são construtivas e instrutivas. Adotei partes de ambas as respostas para chegar ao código a seguir.

No meu arquivo de classe, eu tenhoadicionadoo seguinte, para uma quantidade já substancial de código (não relacionado). Não quero postar tudo aqui, então as partes relevantes são:

% This is the setup for the wcgraph environment below
\tikzset{%
    myblue/.style={blue, very thick},
    pics/closed/.style={code={%
            \draw[very thick, blue, fill] (0,0) circle [radius=.08];
    }},
    pics/open/.style={code={%
            \draw[very thick, blue, fill=white] (0,0) circle [radius=.08];
    }},
    pics/mypoint/.default=blue,
    draw/.append style={very thick, blue},
    >=latex,
    >=stealth,
}

% This is the setup for the wcgraph environment below
\pgfkeys{/mygraph/.is family, /mygraph,
  xmin/.initial = -3,         % defaults for xmin, xmax, ymin,ymax
  xmax/.initial =  3,
  ymin/.initial = -3,
  ymax/.initial =  3,
  ylabel/.initial = f(x),     % default function name
  xlabel/.initial = x,        % default independent variable
  scale/.initial = 0.9,       % tikzpicture scale
  xtics/.initial = {1},       % list of marked coordinates on x-axis
  ytics/.initial = {1},       % list of marked coordinates on y-axis
  xticsloc/.initial = below,  % default location for tick labels
  yticsloc/.initial = left,
  helplines/.initial = draw,  % Default to draw the help lines
}

% A new command to grab values from pgfkeys above
\newcommand\getVal[1]{\pgfkeysvalueof{/mygraph/#1}}

% A command to draw helplines. To not draw them, pass the option "hide"
\newcommand{\helplines}[1]{
  \ifthenelse{\equal{#1}{draw}}{
    \draw[help lines] (\getVal{xmin},\getVal{ymin}) grid (\getVal{xmax},\getVal{ymax});
  }{}
}

% The graph environment with optional arguments for changing defaults
\newenvironment{wcgraph}[1][]%
   {\pgfkeys{/mygraph, #1}% process settings
    \begin{tikzpicture}[scale=\getVal{scale}]
      \helplines{\getVal{helplines}}
      \draw[thin, black] [->] (\getVal{xmin}-0.3,0) -- (\getVal{xmax}+0.3,0);
      \draw[thin, black] [->] (0,\getVal{ymin}-0.3) -- (0,\getVal{ymax}+0.3);
      \node at (0,\getVal{ymax} + .6) {$\getVal{ylabel}$};
      \node at (\getVal{xmax} + .6,0) {$\getVal{xlabel}$};
      \xdef\xtics{\getVal{xtics}} % Can't use this directly for some reason
      \foreach \x in \xtics {
        \draw[black](\x,0)node[\getVal{xticsloc}]{\small$\x$};
      }
      \foreach \x in {\getVal{xmin},...,\getVal{xmax}}{
        \draw[black, thin, shift={(\x,0)}] (0pt,1pt) -- (0pt,-1pt);
      }
      \xdef\ytics{\getVal{ytics}}
      \foreach \y in \ytics {
        \draw[black](0,\y)node[left]{\small$\y$};
      }
      \foreach \y in {\getVal{ymin},...,\getVal{ymax}}{
        \draw[black, thin, shift={(0,\y)}] (1pt,0pt) -- (-1pt,0pt);
      }
    }
    {\end{tikzpicture}}

No meu .texarquivo, eu uso a worksheet.clsclasse que (como disse acima) inclui muitas outras coisas além do que postei diretamente acima. Um MWE é:

\documentclass{worksheet}

\begin{document}

  \begin{wcgraph}[xmin=-2, ymin=-2]
    \draw[domain=-1.828:1, smooth] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
    \pic at (1,2) {open};
    \pic at (1,1) {closed};
  \end{wcgraph}

  \begin{wcgraph}[helplines=hide, xmin=-2, ymin=-2, scale=1.8]
    \draw[domain=-1.828:1, smooth] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
    \pic at (1,2) {open};
    \pic at (1,1) {closed};
  \end{wcgraph}

\end{document}

que produz os seguintes gráficos:

Talvez este não seja o lugar para fazer uma pergunta complementar (e ficarei feliz em editá-la e postar outra pergunta se alguém sugerir isso), mas gostaria de estender um pouco as coisas. Acredito que isso seja altamente relevante para a pergunta original, daí o acompanhamento. Quero adicionar um comando para desenhar todos os nós "abertos" necessários, especificando coordenadas. Tenho dificuldade em passar uma "lista" de coordenadas no novo comando. Quero usar \foreachon #1, o argumento do meu novo comando. Isso não funciona como eu esperava e não será analisado como coordenadas. Eu li o guia PGF e muitos posts \foreachsem sucesso.

Eu gostaria de usar o seguinte código para representar graficamente o acima:

  \begin{wcgraph}[helplines=hide, xmin=-2, ymin=-2, scale=1.8]
    \draw[domain=-1.828:1, smooth] plot ({\x}, {-0.5*(\x-1)^2 + 2});
    \draw[domain=1:2.732, smooth] plot ({\x}, {-1*(\x-1)^2 + 1});
    \openpics{(1,2)};
    \closedpics{(1,1)};
  \end{wcgraph}

o que teria um grande benefício quando tenho gráficos mais complexos.

Meu melhor palpite sobre este novo comando (a ser adicionado ao meu .clsarquivo):

% A new command to draw all open pics I need.
\newcommand{\openpics}[1]{
  \foreach \coord in {#1}{
    \pic at \coord {open};
  }
}

E o \closedpicscomando seria semelhante.

Question 4

Você pode considerar o pgfplotspacote para sua finalidade. Segue um exemplo completo.

% arara: pdflatex
\documentclass{standalone}
\usepackage{pgfplots}

\pgfplotsset{every axis/.append style={
                    axis x line=middle,
                    axis y line=middle,
                    axis line style={<->},
                    xlabel={$x$},
                    ylabel={$y$},
                    line width=1pt,},
                    % line style
                    gnatplot/.style={color=blue,mark=none},
                    soldot/.style={color=blue,only marks,mark=*},
                    holdot/.style={color=blue,fill=white,only marks,mark=*},
                    }

% arrows
\tikzset{>=stealth}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
    \begin{axis}[
            xmin=-3,xmax=3,
            ymin=-2,ymax=3,
            grid=both,
        ]
        \addplot[gnatplot,domain=-1.828:1]{-0.5*(x-1)^2 + 2};
        \addplot[gnatplot,domain=1:2.732]{-1*(x-1)^2 + 1};
        \addplot[soldot]coordinates{(1,1)};
        \addplot[holdot]coordinates{(1,2)};
    \end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}

Answer

Você pode considerar o pgfplotspacote para sua finalidade. Segue um exemplo completo.

% arara: pdflatex
\documentclass{standalone}
\usepackage{pgfplots}

\pgfplotsset{every axis/.append style={
                    axis x line=middle,
                    axis y line=middle,
                    axis line style={<->},
                    xlabel={$x$},
                    ylabel={$y$},
                    line width=1pt,},
                    % line style
                    gnatplot/.style={color=blue,mark=none},
                    soldot/.style={color=blue,only marks,mark=*},
                    holdot/.style={color=blue,fill=white,only marks,mark=*},
                    }

% arrows
\tikzset{>=stealth}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
    \begin{axis}[
            xmin=-3,xmax=3,
            ymin=-2,ymax=3,
            grid=both,
        ]
        \addplot[gnatplot,domain=-1.828:1]{-0.5*(x-1)^2 + 2};
        \addplot[gnatplot,domain=1:2.732]{-1*(x-1)^2 + 1};
        \addplot[soldot]coordinates{(1,1)};
        \addplot[holdot]coordinates{(1,2)};
    \end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{document}

Criando um modelo de gráfico tikz reutilizável

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