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TikZ：圍繞中心點的橢圓弧，具有起始角和結束角

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TikZ：圍繞中心點的橢圓弧，具有起始角和結束角

在此輸入影像描述

簡而言之，問題是：橢圓弧應該位於 Z 周圍，並且應該在棕色線開始和結束...

我想圍繞中心點繪製圓弧和橢圓弧。

所以我使用文法（TikZ 手冊 2.10，第 36 頁）

\draw[]([shift=(\wStart:\r)]Z) arc[start angle=\wStart, end angle=\wEnd, radius=\r];

具有定義值\wStart、\wEnd和圓弧的\r中點座標Z（不一定是），這有效(0,0)

為了橢圓弧我使用中編寫的語法TikZ 手冊 2.10，第 37 頁

\draw[red] ([shift=(\wStart:\rx)]Z) arc [start angle=\wStart, end angle=\wEnd, x radius=\rx, y radius=\ry];

在下面的 MWE 中。

但看來我的「中心轉移」是錯誤的或不起作用（也許（？）起始角度和結束角度似乎不正確）。

我需要做什麼？

順便一提：我看見這個線程（用他的方法沒有得到正確的結果），但我想修復 TikZ 語法。

在此輸入影像描述

橢圓弧應在棕色線開始和結束...

\documentclass[tikz, margin=3mm]{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{backgrounds}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[gridded]
% Center
\coordinate[label=below:Z] (Z) at (0,0);
\fill[] (Z) circle[radius=2pt];

% Values ===============
\def\rx{1.75}
\def\ry{1}

\def\r{\rx}

\def\wStart{20}
\def\wEnd{315}
% ====================

% Help lines
\draw[brown] (Z) -- (\wStart:\r);
\draw[brown] (Z) -- (\wEnd:\r);

% Full circle and ellipse
\draw[] (Z) circle[radius=\r];
\draw[] (Z) circle[x radius=\rx, y radius=\ry];

% cirlce arc
\draw[blue] ([shift=(\wStart:\r)]Z) arc [start angle=\wStart, end angle=\wEnd, radius=\r] node[near start]{good};

% ellipse arc
\draw[red] ([shift=(\wStart:\rx)]Z) arc [start angle=\wStart, end angle=\wEnd, x radius=\rx, y radius=\ry] node[near start]{bad};
\end{tikzpicture}
\end{document}

答案1

對於另一種方法，您可以套用比例、繪製圓弧並計算新角度：

\pgfmathsetmacro\myscale{\ry/\rx}
\pgfmathsetmacro\wStartE{atan(tan(\wStart)/\myscale)}
\pgfmathsetmacro\wEndE{360+atan(tan(\wEnd)/\myscale)}

一個完整的例子可以是：

\documentclass[tikz, margin=3mm]{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{backgrounds}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[gridded]
% Center
\coordinate[label=below:Z] (Z) at (0,0);
\fill[] (Z) circle[radius=2pt];

% Values ===============
\def\rx{1.75}
\def\ry{1}
\def\r{\rx}
\def\wStart{20}
\def\wEnd{315}

% Scale and new angles
\pgfmathsetmacro\myscale{\ry/\rx}
\pgfmathsetmacro\wStartE{atan(tan(\wStart)/\myscale)}
\pgfmathsetmacro\wEndE{360+atan(tan(\wEnd)/\myscale)}
% ====================

% Help lines
\draw[brown] (Z) -- (\wStart:\r);
\draw[brown] (Z) -- (\wEnd:\r);

% Full circle and ellipse
\draw[] (Z) circle[radius=\r];
\draw[] (Z) circle[x radius=\rx, y radius=\ry];

% cirlce arc
\draw[blue] ([shift=(\wStart:\r)]Z) arc [start angle=\wStart, end angle=\wEnd, radius=\r] node[near start]{good};

% ellipse arc
\draw[red,yscale=\myscale] ([shift=(\wStartE:\r)]Z) arc [start angle=\wStartE, end angle=\wEndE, radius=\r] node[near start]{good?};
\end{tikzpicture}
\end{document}

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答案2

Withtkz-elements需要編譯lualatex

編輯：根據 Qrrbrbirlbel 的評論，我使用適合情況的剪輯

Edit2：根據 Alain Matthes 的評論，我們可以在tkz-elements文件中讀到：

set_lua_to_tex。您需要小心行事，因為不幸的是，目前您建立的巨集是全域的，您可以覆寫現有的巨集。一種解決方案是選擇不會引起任何問題的巨集名稱，或儲存初始巨集。

% !TeX TS-program = lualatex
\documentclass{standalone}

\usepackage{tkz-elements}
\usepackage{tkz-euclide}

\begin{document}
\begin{tkzelements}
    rx = value(1.75)
    ry = value(1)
    wStart = 20
    wEnd = 315
    z.Z = point: new (0 , 0)
    z.A = point: new (0 , rx)-- to draw the circle
    --
    c = circle : new (z.Z,z.A)
    e = ellipse: radii (z.Z,rx,ry,0)
    -- 
    z.Sp = point : polar_deg(rx,wStart)
    L.ZSp = line : new ( z.Z , z.Sp )
    if wStart <180 then
        z.S,_ = intersection (e,L.ZSp)--  Start point
    else
        _,z.S = intersection (e,L.ZSp)
    end
    --  
    z.Ep = point : polar_deg(rx,wEnd)
    L.ZEp = line : new ( z.Z , z.Ep )
    if wEnd <180 then
        z.E,_ = intersection (e,L.ZEp)--  End point
    else
        _,z.E = intersection (e,L.ZEp)
    end
    --
    -- set_lua_to_tex{"rx","ry","wStart","wEnd"}-- see Alain Matthes'comment
\end{tkzelements}
    \begin{tikzpicture}[gridded]
    % Edit2
    \newcommand{\rx}{\tkzUseLua{rx}}
    \newcommand{\ry}{\tkzUseLua{ry}}
    \newcommand{\wStart}{\tkzUseLua{wStart}}
    \newcommand{\wEnd}{\tkzUseLua{wEnd}}
    %
    \tkzGetNodes
    \tkzDrawPoints(Z,S,S',E,E')
    \tkzLabelPoints(Z)
    \tkzDrawCircle[blue](Z,A)
    %\draw[green!70!black] (Z) -- +(\wStart:2*\rx) arc[start angle=\wStart, end angle=\wEnd, radius=2*\rx] -- cycle;
    \begin{scope}
        % With Qrrbrbirlbel's comment
        \clip [overlay](Z) -- +(\wStart:2*\rx) arc[start angle=\wStart, end angle=\wEnd, radius=2*\rx] -- cycle;
        %
        \tkzDrawEllipse[red](Z,\rx,\ry,0)
    \end{scope}
    \tkzDrawSegments[brown](S,Z Z,E)
    \tkzDrawSegments[brown,dashed](S,S' E,E')
\end{tikzpicture}
\end{document}

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答案3

我擔心，這可能會成為一項艱鉅的工作，“破解 TikZ 橢圓”，所以我使用 相對於中心的極座標形式然後是plot：

在此輸入影像描述

\documentclass[tikz, margin=3mm]{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{backgrounds}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[gridded,
]
% Values ===============
\def\rx{1.75}
\def\ry{1}

\def\r{\rx}

\def\wStart{20}
\def\wEnd{315}
% ====================

% Center
\coordinate[label=below:{(0,0)}] (O) at (0,0);
\coordinate[label=below:Z] (Z) at (1.3,2);
\foreach \P in {O,Z} \fill[] (\P) circle[radius=2pt];

% Help lines
\draw[brown] (Z) -- +(\wStart:\r);
\draw[brown] (Z) -- +(\wEnd:\r);

% Full circle and ellipse
\draw[] (Z) circle[radius=\r];
\draw[] (Z) ellipse[x radius=\rx, y radius=\ry];

% circle arc
\draw[blue] ([shift=(\wStart:\rx)]Z)  arc [start angle=\wStart, end angle=\wEnd, radius=\r];

% ellipse arc
\tikzset{% https://en.wikipedia.org/wiki/Ellipse#Polar_form_relative_to_center
declare function={
E=sqrt(\rx^2-\ry^2)/\rx;
PolarEllipse(\x)=\ry/sqrt(1-E^2*cos(\x)^2);   },       }%

\draw[red, very thick,
domain=\wStart:\wEnd,
samples=111
] plot ([shift={(Z)}]\x:{PolarEllipse(\x)});
\end{tikzpicture}
\end{document}

答案4

只是為了好玩：這使用了圓柱和橢圓並剪輯了不需要的部分。請注意使用-| (\r,0) |-將剪切區域擴展到邊界。

\documentclass[tikz, margin=3mm]{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{backgrounds}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[gridded]
% Center
\coordinate[label=below:Z] (Z) at (0,0);
\fill[] (Z) circle[radius=2pt];

% Values ===============
\def\rx{1.75}
\def\ry{1}

\def\r{\rx}

\def\wStart{20}
\def\wEnd{315}
% ====================

% Help lines
\draw[brown] (Z) -- (\wStart:\r);
\draw[brown] (Z) -- (\wEnd:\r);

% Full circle and ellipse
\draw[] (Z) circle[radius=\r];
\draw[] (Z) circle[x radius=\rx, y radius=\ry];

% cirlce arc
\begin{scope}[even odd rule]
\clip (-\r,-\r) rectangle (\r,\r)% clip exterior
  (\wStart:2) -- (Z) -- (\wEnd:2) -| (\r,0) |- cycle;% clip interior
\draw[blue] (Z) circle [radius=\r];

% ellipse arc
\draw[red] (Z) ellipse [x radius=\rx, y radius=\ry];
\end{scope}
\end{tikzpicture}
\end{document}

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