manim で区分求積のアニメーション

はじめに

速さと距離の関係をアニメーションにして示したかったので、manimで作ってみました。

コードはjupyter notebook（あるいは、google colab（後述））で動かしてください。notebook以外では1行目のマジックコマンド（%%で始まるやつ）が使えません。

gif

（色がおかしく見えるので、youtubeのリンクを貼っておきます。
https://www.youtube.com/watch?v=KiGbJkFSgHw ）

コード

自分の環境がある人はコピペするだけで使えます。

RiemannIntegral

%%manim -qm RiemanIntegral

class RiemanIntegral(Scene):
    def construct(self):
        axes = Axes(
            x_range=[-0.5, 5],
            x_length=8,
            y_range=[-0.5, 10],
            y_length=7
        ).add_coordinates()
        
        axes_labels = axes.get_axis_labels(
            MathTex("t").scale(1), MathTex("v").scale(1)
            )

        graph = axes.plot(
            lambda x: 0.4*(x-1) * (x-3) * (x-4) +6,
            x_range=[-0.5, 5],
            color=YELLOW
        ) 
        
        graph_label = axes.get_graph_label(
            graph=graph,
            label=MathTex("v(t)")   
        )        
        
        self.add(axes, graph, axes_labels, graph_label)


        #dividing setting
        dx_list = [4, 1, 0.5, 0.3, 0.1, 0.05, 0.01]
        rectangles = VGroup(
            *[
                axes.get_riemann_rectangles(
                    graph=graph, 
                    x_range=[0, 4],
                    dx=dx,
                    stroke_width=0.1,
                    stroke_color=WHITE, 
                )
                for dx in dx_list
            ]
        )

        


        first_area = rectangles[0]
        for k in range(1, len(dx_list)):
            new_area = rectangles[k]
            self.play(Transform(first_area, new_area), run_time=2)
            self.wait(0.5)

        self.wait()

コードの説明については、私も完全に理解しているわけではないので省略します。pythonの文法を知っていればなんとなくわかると思います。
質問があればぜひしてください。私がわかる範囲で頑張って答えます。

google colabで使うために

自分のパソコンに自分の環境を作るのは少し手間がかかるので、google colabでの使い方を説明します。
google colabを使うにはgoogleアカウントが必要なので持っていない方は作成してください。

https://docs.manim.community/en/stable/installation/jupyter.html#google-colaboratory に書いてあるコードをコピペしてgoogle colabで実行するだけです。

以下、引用

!sudo apt update
!sudo apt install libcairo2-dev ffmpeg \
  texlive texlive-latex-extra texlive-fonts-extra \
  texlive-latex-recommended texlive-science \
  tipa libpango1.0-dev
!pip install manim
!pip install IPython==8.21.0

このコードを実行した後、新しいセルで次のコードを実行する：

from manim import *

実行した後はセルに上のセクションのコード（RiemannIntegral)をコピペして実行してください。

参考文献

manimの公式サイトに使い方は載っています。

かなりお世話になったyoutubeチャンネルです。ただし、少しversionが古いので使えないものもあります。公式サイトできちんと確認しておくようにしましょう。