如何在等值线上绘制渐变箭头

Question

使用 pgfplots 我绘制了函数 f(x,y) 的等值线：例如 f(x,y)=C 的线，其中 C 是选定的数字。

参见下面的示例：

\documentclass{article}

\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=newest}

\begin{document}

\begin{center}
    \begin{tikzpicture}[scale=0.85]
    \begin{axis}[   xmin=-4,xmax=12, ymin=-4,ymax=4,x=1cm,y=1cm,at={(-4cm,-4cm)}]]
    \addplot +[no markers,
    raw gnuplot,
    thick,dashed,
    empty line = jump, % not strictly necessary, as this is the default behaviour in the development version of PGFPlots
    ] gnuplot {
        set contour base;
        set cntrparam levels discrete -2,-1.1,-1.4;
        unset surface;
        set view map;
        set isosamples 500;
        set samples 500;
        splot -2/sqrt((x-7.5)^2+y^2)-3/sqrt((x-0.5)^2+y^2);
    };
    \end{axis}
    \end{tikzpicture}
\end{center}
\end{document}

我可以在任何给定点绘制梯度向量，但我不知道如何将它们放置在等高线曲线上的不同位置。

我怎样才能获得蓝色虚线曲线上各个点的位置？

Answer 1

您可以使用可以访问轮廓图坐标的事实。由于这些是几个不相连的线段，因此仅指定pos是不够的。相反，您还需要使用pos segment，这在 pgfplots 手册 v1.16 第 358 页中有解释。但是，事先并不清楚哪个段具有哪个索引。为了简化问题，我添加了一种添加渐变箭头的样式，该箭头与此时轮廓的切线正交。

\documentclass{article}

\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=newest}
\begin{document}

\begin{center}
 \begin{tikzpicture}[gradient arrow/.style={
 insert path={coordinate[pos=#1,sloped,
     above=\pgfkeysvalueof{/tikz/ga/above}]  (aux-1)
    coordinate[pos=#1,sloped,
     above=\pgfkeysvalueof{/tikz/ga/above}+\pgfkeysvalueof{/tikz/ga/length}] (aux-2)
    (aux-1) edge[/tikz/ga/arrow] 
    (aux-2)}},ga/.cd,
    above/.initial=3pt,
    length/.initial=12pt,
    arrow/.style={-stealth,black,solid,thick}]
  \begin{axis}[scale=0.85,xmin=-4,xmax=12, ymin=-4,ymax=4,x=1cm,y=1cm,at={(-4cm,-4cm)}]]
   \addplot +[no markers,name=contour,
    raw gnuplot,
    thick,dashed,
    empty line = jump, % not strictly necessary, as this is the default behaviour in the development version of PGFPlots
    ] gnuplot {
        set contour base;
        set cntrparam levels discrete -2,-1.1,-1.4;
        unset surface;
        set view map;
        set isosamples 500;
        set samples 500;
        splot -2/sqrt((x-7.5)^2+y^2)-3/sqrt((x-0.5)^2+y^2);
    } 
    [pos segment=1]
    [gradient arrow/.list={0.2,0.8}]
    [pos segment=3,/tikz/ga/arrow/.append style={red},/tikz/ga/length=10pt]
    [gradient arrow/.list={0.2,0.8}];
  \end{axis}
 \end{tikzpicture}
\end{center}
\end{document}