如何将Sympy不等式区域图与Matplotlib散点图合并展示？

问题背景 #

需要绘制不等式函数及其交点区域，使用Sympy的plot_implicit绘制了不等式区域，但无法在Sympy中直接绘制散点；改用Matplotlib绘制散点后，无法将两者合并展示——Sympy的extend方法不兼容Matplotlib散点对象，且不存在网传的plot_point模块。希望保留Sympy绘制不等式线条的优势，实现同图展示。

解决思路 #

利用Sympy绘图基于Matplotlib的特性，复用Sympy生成的Matplotlib轴对象，直接在该轴上添加散点，无需单独创建新的绘图实例。

修改后的代码 #

import sympy as sp
from matplotlib import pyplot as plt

# 定义符号变量
x = sp.Symbol('x')
y = sp.Symbol('y')

# 目标函数与散点数据
Funcion = 30000*x + 50000*y
x_vals = [0, 4, 0, 4, 2]
y_vals = [0, 0, 6, 3, 6]

# 不等式列表
Lista_Inecuaciones = [x>=0, y>=0, x<=4, y<=6, 3*x+2*y<=18]
Lista_Combianda_inecuaciones = sp.And(*Lista_Inecuaciones)

# 创建Sympy绘图对象（不提前显示）
plot1 = sp.plot_implicit(Lista_Combianda_inecuaciones, (x, -1, 10), (y, -1, 10), show=False)
plot2 = sp.plot_implicit(sp.sympify(Funcion), line_color="red", show=False)
plot1.extend(plot2)

# 获取Sympy绘图对应的Matplotlib轴，绘制散点
ax = plot1.ax
ax.scatter(x_vals, y_vals, color='blue', marker='o', zorder=5)  # zorder确保散点在最上层

# 展示合并后的图形
plot1.show()

关键说明 #

1. 先创建Sympy的plot_implicit对象并设置show=False，避免图形提前渲染
2. 通过plot1.ax获取底层的Matplotlib轴对象，所有Sympy绘制的内容都在这个轴上
3. 调用轴的scatter方法添加散点，可通过zorder参数确保散点显示在不等式区域上方
4. 最后调用plot1.show()完成图形展示

内容的提问来源于stack exchange，提问作者blacks 5574