如何添加绕X轴旋转的旋转体（Solid of Revolution）子图并为各子图添加图例

嘿，我来帮你搞定这个需求！咱们一步步修改你的代码，既添加绕X轴旋转的立体子图，又给每个子图配上清晰的图例，最终得到三个排列整齐的子图。

关键修改点说明 #

• 调整子图布局：把原来的1行2列改成1行3列，对应XY平面图、绕Y轴旋转体、绕X轴旋转体三个子图
• 计算绕X轴的旋转体：绕X轴旋转时，需要把Y轴方向的曲线以X轴为中心做圆周旋转，生成对应的三维坐标
• 添加图例：给每个绘图命令加上label参数，再通过legend()方法把图例放在子图上方（避免遮挡图形）

修改后的完整代码 #

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

n = 100
fig = plt.figure(figsize=(18, 6))  # 加宽画布，适配三个子图

# 1. XY平面的原始曲线子图
ax1 = fig.add_subplot(131)
y = np.linspace(np.pi/8, np.pi*40/5, n)
x = (y-2)**(1/3)  # 目标函数 x=(y-2)^(1/3)
# 绘图时添加label，用于图例
ax1.plot(x, y, label=r'$x=(y-2)^{1/3}$')
# 把图例放在子图上方居中位置
ax1.legend(bbox_to_anchor=(0.5, 1.15), loc='center', borderaxespad=0)
ax1.set_xlabel('X')
ax1.set_ylabel('Y')
ax1.set_title('XY平面曲线')

# 2. 绕Y轴旋转的立体子图
ax2 = fig.add_subplot(132, projection='3d')
t = np.linspace(0, np.pi*2, n)
# 绕Y轴旋转：X-Z平面的圆周运动，Y值保持不变
xn = np.outer(x, np.cos(t))
zn = np.outer(x, np.sin(t))
yn = np.zeros_like(xn)
for i in range(len(x)):
    yn[i:i+1, :] = np.full_like(yn[0, :], y[i])
# 绘制曲面并添加label
ax2.plot_surface(xn, yn, zn, label='绕Y轴旋转体', alpha=0.7)
# 3D图的图例位置调整
ax2.legend(bbox_to_anchor=(0.5, 1.15), loc='center', borderaxespad=0)
ax2.set_xlabel('X')
ax2.set_ylabel('Y')
ax2.set_zlabel('Z')
ax2.set_title('绕Y轴旋转的立体')

# 3. 绕X轴旋转的立体子图
ax3 = fig.add_subplot(133, projection='3d')
# 绕X轴旋转：Y-Z平面的圆周运动，X值保持不变
yn_rot = np.outer(y, np.cos(t))
zn_rot = np.outer(y, np.sin(t))
xn_rot = np.zeros_like(yn_rot)
for i in range(len(x)):
    xn_rot[i:i+1, :] = np.full_like(xn_rot[0, :], x[i])
# 绘制曲面并添加label
ax3.plot_surface(xn_rot, yn_rot, zn_rot, label='绕X轴旋转体', alpha=0.7, color='orange')
# 添加图例
ax3.legend(bbox_to_anchor=(0.5, 1.15), loc='center', borderaxespad=0)
ax3.set_xlabel('X')
ax3.set_ylabel('Y')
ax3.set_zlabel('Z')
ax3.set_title('绕X轴旋转的立体')

# 调整子图间距，避免重叠
plt.tight_layout()
plt.show()

细节解释 #

1. 画布尺寸调整：把figsize从(12,6)改成(18,6)，给三个子图足够的展示空间
2. 图例位置：用bbox_to_anchor=(0.5, 1.15)把图例定位在子图上方居中，不会遮挡曲线或立体图形
3. 绕X轴旋转的计算逻辑：固定X坐标，让每个Y值绕X轴做圆周运动，生成对应的Y和Z坐标矩阵，这样就能得到绕X轴旋转的立体曲面
4. 视觉区分：给绕X轴的立体曲面设置了橙色（color='orange'），和绕Y轴的曲面做颜色区分，更易分辨

备注：内容来源于stack exchange，提问作者Freya the Goddess