开启usetex=True时Matplotlib次X轴字体与主轴不一致的解决方法

运行以下最小复现代码后，次X轴标注的5和10字体与主X轴（30、40、50）不一致，尝试单独设置轴标签、为文本添加$$等LaTeX格式均未解决，需要实现字体统一。

import matplotlib

matplotlib.use('TkAgg')
import matplotlib.pyplot as plt

# Use latex
import os
os.environ["PATH"] += os.pathsep + '/usr/local/texlive/2024/bin/x86_64-linux'

if __name__ == '__main__':
    test_data = 10
    test_data_2 = 24

    # Create plot and axis
    fig, ax = plt.subplots()

    plt.rcParams.update({
    "text.usetex": True,
    "font.family": "serif",
    "font.serif": "Computer Modern Roman",
    })

    # Plot
    ax.plot([i for i in range(test_data)], [i for i in range(test_data)], label="Test")
    ax.tick_params(bottom=False)

    # Define x axis
    x_axis = ['30', '40', '50'] * (test_data_2 // 3)
    ax.set_xticks(range(len(x_axis)), labels=(x_axis))

    # Add second x axis
    sec2 = ax.secondary_xaxis(location=0)
    sec2.set_xticks([5.5 + 12 * i for i in range(test_data_2 // 12)],
                    labels=[f'\n\n\n{5 + i * 5}' for i in range(test_data_2 // 12)])
    sec2.tick_params('x', length=0)

    plt.show()

问题根源在于全局字体设置时机错误，且次X轴标签未正确触发LaTeX渲染，按以下步骤修改即可：

1. 提前更新全局字体参数 #

将plt.rcParams.update()移到创建绘图对象（plt.subplots()）之前，确保所有后续创建的轴都继承统一的字体配置。

2. 用LaTeX语法处理次X轴标签 #

带换行符的纯文本标签可能无法自动触发LaTeX解析，改用LaTeX的换行语法\\替代Python的\n，并确保标签内容被LaTeX环境解析。

修改后的完整代码：

import matplotlib

matplotlib.use('TkAgg')
import matplotlib.pyplot as plt

# Use latex
import os
os.environ["PATH"] += os.pathsep + '/usr/local/texlive/2024/bin/x86_64-linux'

if __name__ == '__main__':
    test_data = 10
    test_data_2 = 24

    # 先更新全局参数，再创建绘图对象
    plt.rcParams.update({
        "text.usetex": True,
        "font.family": "serif",
        "font.serif": "Computer Modern Roman",
    })

    # Create plot and axis
    fig, ax = plt.subplots()

    # Plot
    ax.plot([i for i in range(test_data)], [i for i in range(test_data)], label="Test")
    ax.tick_params(bottom=False)

    # Define x axis
    x_axis = ['30', '40', '50'] * (test_data_2 // 3)
    ax.set_xticks(range(len(x_axis)), labels=(x_axis))

    # Add second x axis
    sec2 = ax.secondary_xaxis(location=0)
    # 用LaTeX换行语法替代纯文本换行，确保字体统一
    sec2.set_xticks(
        [5.5 + 12 * i for i in range(test_data_2 // 12)],
        labels=[f'\\vspace{1em}\\{5 + i * 5}' for i in range(test_data_2 // 12)]
    )
    sec2.tick_params('x', length=0)

    plt.show()

额外兼容方案 #

如果仍存在字体差异，可以显式指定次X轴标签的字体属性：

sec2.set_xticklabels(
    [f'\\vspace{1em}\\{5 + i * 5}' for i in range(test_data_2 // 12)],
    fontfamily='serif',
    fontname='Computer Modern Roman'
)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Raoul Luqué