geometry-plotter

name	geometry-plotter
description	绘制2D/3D数学图形：函数图像、几何证明示意图、3D曲面等。输出 SVG 矢量图。Use when user asks to: (1) 画图、绘图、绘制图形; (2) 函数图像 (sin, cos, relu, sigmoid 等); (3) 几何证明示意图; (4) 数学定理可视化; (5) 坐标系、函数曲线、3D曲面.
dependencies	{"python":["matplotlib>=3.7.0","numpy>=1.24.0"]}

Geometry Plotter

功能

绘制 2D/3D 数学图形，输出 SVG 矢量图。

• 函数图像（sin, cos, relu, sigmoid 等）
• 几何证明示意图（点坐标、线段、多边形、角度标注、弧线）
• 3D 曲面和立体图形

重要：调用方式

必须使用 python_repl 工具执行以下代码。禁止用 read_file 读取 handler.py。

两种调用模式

模式 1：函数图像 — draw()

适合有明确函数表达式的场景。Agent 从用户需求提取函数式、范围等参数。

import sys; sys.path.insert(0, 'data/skills/geometry-plotter/scripts')
from handler import draw
result = draw(
    expr="<函数表达式>",
    x_range=(-3, 3),
    title="<标题>",
    latex_label=r"$<LaTeX公式>$"
)
print(result)

参数：

参数	类型	必填	说明
expr	str 或 list	是	Python 表达式，使用 x 和 np，如 "np.sin(x)"。多条曲线传列表
x_range	tuple	否	x 轴范围，默认 (-5, 5)
y_range	tuple	否	y 轴范围，默认自动
title	str	否	图表标题
latex_label	str 或 list	否	图例 LaTeX，如 r"$\\sin(x)$"，多条曲线传列表
xlabel	str	否	x 轴标签
ylabel	str	否	y 轴标签
save_name	str	否	文件名（不含扩展名），默认自动

示例 — 单函数：

用户: "画一个 ReLU 函数图像"

from handler import draw
result = draw(
    expr="np.maximum(0, x)",
    x_range=(-3, 3),
    title="ReLU Function",
    latex_label=r"$f(x) = \max(0, x)$"
)
print(result)

示例 — 多函数：

用户: "画出 sin 和 cos 的图像"

from handler import draw
result = draw(
    expr=["np.sin(x)", "np.cos(x)"],
    x_range=(0, 2*3.14159),
    latex_label=[r"$\sin(x)$", r"$\cos(x)$"],
    title="sin and cos"
)
print(result)

模式 2：自由绘图 — draw_code()

适合几何图形、证明示意图、3D 曲面等无法用单个表达式描述的场景。Agent 编写完整 matplotlib 代码，handler 提供执行环境和文件保存。

import sys; sys.path.insert(0, 'data/skills/geometry-plotter/scripts')
from handler import draw_code
code = """
<matplotlib 代码>
"""
result = draw_code(code)
print(result)

代码中可直接使用： plt, np, mpatches, SAVE_PATH（输出文件路径）, pi, e

代码规则：

• 必须以 plt.savefig(SAVE_PATH) 结尾
• 禁止 plt.show()
• 禁止使用 os, subprocess, open, exec, eval, __import__
• 数学公式用 r"$...$" (matplotlib mathtext 语法)
• 中文字体用 'SimHei' 或 'Microsoft YaHei'
• 禁止 \begin{cases}, \boxed, \text{} 等 LaTeX 环境命令

示例 — 几何证明：

用户: "画一个直角三角形，标注三边长度 3, 4, 5"

from handler import draw_code
code = '''
fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 6))

# 直角三角形顶点
A = np.array([0, 0])
B = np.array([3, 0])
C = np.array([0, 4])

triangle = plt.Polygon([A, B, C], fill=False, edgecolor='black', linewidth=2)
ax.add_patch(triangle)

# 标注边长
ax.annotate(r"$3$", xy=(1.5, -0.3), fontsize=14, ha='center')
ax.annotate(r"$4$", xy=(-0.5, 2), fontsize=14, ha='center')
ax.annotate(r"$5$", xy=(1.8, 2.2), fontsize=14, ha='center')

# 直角标记
right_angle = mpatches.Arc((0, 0), 0.6, 0.6, angle=0, theta1=0, theta2=90, color='gray')
ax.add_patch(right_angle)

ax.set_xlim(-1, 4)
ax.set_ylim(-1, 5)
ax.set_aspect('equal')
ax.grid(True, alpha=0.3)
ax.set_title(r"Right Triangle: $3^2 + 4^2 = 5^2$", fontsize=14)

plt.savefig(SAVE_PATH)
'''
result = draw_code(code)
print(result)

示例 — 3D 曲面：

用户: "画一个 z=x²+y² 的 3D 曲面图"

from handler import draw_code
code = '''
fig = plt.figure(figsize=(8, 6))
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

x = np.linspace(-3, 3, 100)
y = np.linspace(-3, 3, 100)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = X**2 + Y**2

ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap='viridis', alpha=0.8)
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_zlabel(r'$z = x^2 + y^2$')
ax.set_title(r"$z = x^2 + y^2$", fontsize=14)

plt.savefig(SAVE_PATH)
'''
result = draw_code(code)
print(result)

格式规范

• 数学公式统一使用 r"$...$" 格式
• 必须使用 matplotlib mathtext 语法（usetex=False），不使用外部 LaTeX 引擎
• mathtext 支持的语法：\alpha, \beta, \sin, \cos, \sqrt{}, \frac{}{}, ^{}, _{}, \int, \sum, \pi, \infty, \neq, \leq, \geq 等
• mathtext 不支持的语法（禁止使用）：\begin{cases}, \boxed, \text{}, \begin{align}, \begin{equation}, \mathrm{} 等完整 LaTeX 环境命令
• 禁止在公式内嵌中文，中文标注写在 r"$...$" 外面，如 title="正弦函数 " + r"$y = \sin(x)$"
• 中文字体：'SimHei' 或 'Microsoft YaHei'
• 几何图形坐标轴等比例：ax.set_aspect('equal')

如何选择模式

场景	模式	说明
函数图像 (sin, relu, 自定义)	draw()	有明确表达式
多函数对比	draw()	expr 传列表
几何证明（点、线、多边形、角度）	draw_code()	Agent 编写坐标和绘图代码
3D 曲面/立体	draw_code()	需要 3D axes
任意复杂图形	draw_code()	Agent 自由控制

错误处理

• expr 无法执行 → 返回 {"status": "error", ...}
• draw_code 代码报错 → 返回错误类型和信息
• 代码执行但未生成文件 → 提示检查 SAVE_PATH