Рисование графика сложной функции

Question

Я совсем новичок в рисовании графиков с помощью tikz. Я хочу нарисовать график следующей функции $f(x)=x^a\sin(x^{-b})$ для $x>0$. Результат должен быть точно таким же, как на рисунке на странице 118 книги "Real Analysis" Стайна и Шакарчи.

Здесь я не хочу нарушать авторские права книги, но я думаю, что будет удобнее включить сюда картинку. Если я нарушу авторские права, пожалуйста, дайте мне знать, и я с радостью удалю картинку.

Однако вместо этого я получил следующую картинку.

Я использую следующий код

\begin{center}

\begin{tikzpicture}

\draw[smooth, thick, domain=1/100:2*pi] plot (\x, {\x^(0.5)*sin(deg(\x^(-1)))});

\end{tikzpicture}

\end{center}

Я пробовал разные значения a и b, как описано в книге, но не работает. Неправильный домен или мне следует использовать другие команды?

Спасибо за вашу помощь.

Answer 1

Используя LuaLaTeX и пакет PGFPlots, вы можете сделать следующее, что, я думаю, почти то, что вам нужно...

% used PGFPlots v1.14
\RequirePackage{luatex85}
\documentclass[border=5pt]{standalone}
\usepackage{pgfplots}
    \usepgfplotslibrary{
        groupplots,
    }
    \pgfplotsset{
        compat=1.12,
        /pgf/declare function={
            f(\a,\b,\x) = \x^(\a)*sin(deg(\x^(-1*\b)));
        },
    }
\begin{document}
    \begin{tikzpicture}
        \begin{groupplot}[
            group style={
                group size=1 by 3,
                vertical sep=2mm,
            },
            height=3cm,
            width=6cm,
            xtick=\empty,
            ytick=\empty,
            ymin=-0.5,
            ymax=0.5,
            axis lines=center,
            domain=0:0.4,
            samples=1001,
            no markers,
            /tikz/smooth,
        ]
        \nextgroupplot
            \addplot {f(2,1,x)};
            \node [anchor=north] at (axis description cs:0.5,1) {$a=2$, $b=1$};
        \nextgroupplot
            \addplot {f(1,1,x)};
            \node [anchor=north] at (axis description cs:0.5,1) {$a=1$, $b=1$};
        \nextgroupplot
            \addplot {f(0.5,1,x)};
            \node [anchor=north] at (axis description cs:0.5,1) {$a=1/2$, $b=1$};
        \end{groupplot}
    \end{tikzpicture}
\end{document}

Answer 2

Мы можем параметризовать, x valuesчтобы сконцентрировать точки данных там, где они необходимы: близко к 0.

Затем добавляем слева заполненную шапку.

Выход

Код

\documentclass[tikz, border=10pt]{standalone}
\usepackage{pgfplots}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
  [
    declare function=
    {
      t(\x) = 1/\x ;
    }
  ]
  \begin{axis}
    [
      samples=2000,
      axis lines=center,
      xtick=\empty,
      ytick=\empty,
      extra y ticks={0},
    ]
    \addplot[domain=1:60,semithick] ({t(\x)},{sqrt(t(x))*sin(deg(1/t(x)))});
    \addplot[domain=-.14:.14,semithick,samples=100, area style, fill=black] ({x^2},{x}) \closedcycle;
  \end{axis}
\end{tikzpicture}

\end{document}