Jupyter中Matplotlib Axes无法重复显示的问题及原理咨询

我一直想弄清楚这个问题，也在Stack Overflow上搜索过相关答案，猜测背后有简单的解释，希望能了解其中原理。

核心疑问：能否在Jupyter的一个单元格中显示Matplotlib的Axes对象，然后在另一个单元格中再次显示它？实际测试发现无法实现——Axes似乎在显示一次后就“失效”了，如同一次性工具。我可以向其添加新绘图元素并重新显示对应的Figure，但Axes本身无法再直接显示。

复现步骤 #

1. 第一个单元格：创建初始绘图 #

执行以下代码，此时能正常显示折线图：

import matplotlib.pyplot as plt

some_x_data = [11.4, 23.11, 27.93, 33.47, 45.98, 47.23, 53.84, 65.34, 87.23]
some_y_data = [(5.3 * x * (10 - x/10)) for x in some_x_data]

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot()
ax.plot(some_x_data, some_y_data)

2. 第二个单元格：尝试直接显示Axes #

执行以下代码：

ax

仅返回对象的字符串表示，无图形显示：

<AxesSubplot:>

若执行fig，能显示对应的Figure，但其中没有坐标轴内容。

3. 第三个单元格：向Axes添加新元素并尝试显示 #

执行以下代码添加散点图：

ax.scatter([40, 100], [900, 1000])

仅返回散点集合的对象信息，无图形显示：

<matplotlib.collections.PathCollection at 0x7fb5fc0a7c10>

执行fig可看到更新后的Figure，但依旧没有坐标轴内容。

技术原理疑问 #

想请教背后的技术原理：为何无法重复显示Axes对象？

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Connor Ferster