CN105373513B - 图形显示装置及图形显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图形显示装置及图形显示方法。该图形显示装置具备：显示部；数式决定单元，其对应于通过用户操作指定所述显示部的显示画面上的位置的情况，决定成为图形显示的对象的数式；操作显示体生成单元，其生成用于根据用户操作使所述数式决定单元所决定的数式中包含的系数的值变化的操作显示体；图形显示单元，其使所述显示画面显示由所述数式决定单元所决定的数式的图形以及由所述操作显示体生成单元生成的操作显示体；以及图形变化显示单元，其根据通过所述图形显示单元在所述显示画面上显示的操作显示体的用户操作，使在该显示画面上显示的图形变化来进行显示。

Description

图形显示装置及图形显示方法
技术领域
本发明涉及用于显示与数式对应的图形的图形显示装置、图形显示方法。
背景技术
目前，被称为图形函数计算器的电子设备已经产品化。该图形函数计算器在用户输入数式时，在显示画面上显示与该输入的数式对应的图形。
另外，在平板型的电子设备中，也能够执行图形显示应用程序，同样地显示与数式对应的图形。
所谓图形是在视觉上表现函数的性质。因此，在数学的学习中，通过改变函数式中包含的项的系数值，使显示的图形的形态变化。在变更系数值时，需要显示所述系数值的设定画面，由用户通过按键操作(在为平板终端的情况下是软键盘的按键操作)输入新的系数的数值。
另一方面，还考虑了显示数值变更用滑动条，通过该滑动条的操作改变所述数式的系数值的图形函数计算器，但是为了显示该滑动条需要复杂的操作。
另外，考虑了在条形图的显示方法中，通过滑动条改变与条形图对应的阈值，重新描绘该条形图(例如，日本特开平11-328279号公报)。
例如，对于数学的初学者来说，并不清楚为了显示作为学习对象的所希望的形态的图形，输入怎样的数式才好。另外，在显示区域具有限制的计算器那样的装置中，还考虑在显示部中显示用于输入数式的键盘，使用该键盘输入数式，但是在该情况下，一个一个的按键变小，还产生难以操作的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而提出的，其目的在于提供一种可简单地生成并显示用户希望的形态的图形的图形显示装置、图形显示方法。
本发明的图形显示装置具备：显示部；数式决定单元，其对应于通过用户操作指定所述显示部的显示画面上的位置的情况，决定成为图形显示的对象的数式；操作显示体生成单元，其生成用于根据用户操作使所述数式决定单元所决定的数式中包含的系数的值变化的操作显示体；图形显示单元，其使所述显示画面显示由所述数式决定单元所决定的数式的图形以及由所述操作显示体生成单元生成的操作显示体；以及图形变化显示单元，其根据通过所述图形显示单元在所述显示画面上显示的操作显示体的用户操作，使在该显示画面上显示的图形变化来进行显示。
根据本发明，可简单地显示用户希望的图形。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的图形函数计算器10的外观结构的正面图。
图2是表示所述图形函数计算器10的电路结构的方框图。
图3是表示第1实施方式的图形显示处理的流程图。
图4是表示第1实施方式的图形显示处理中使用的图形种类表。
图5是表示第1实施方式的第1滑动条生成处理(1)的流程图。
图6是表示第1实施方式的第2滑动条生成处理(2)的流程图。
图7是表示所述图形函数计算器10的第1实施方式的显示动作的图。
图8是表示第2实施方式的图形显示处理的流程图。
图9是表示第2实施方式的图形坐标画面G的显示动作的图。
图10是表示第3实施方式的图形显示处理的流程图。
图11是表示第3实施方式的显示动作(其1)的图。
图12是表示第3实施方式的显示动作(其2)的图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的图形显示装置的实施方式的图形函数计算器10的外观结构的正面图。
该图形显示装置构成为下面说明的专用的图形函数计算器10，但是也可以在平板终端、移动电话、便携式游戏机等中安装图形显示的应用程序构成为图形显示装置。
在该图形函数计算器10的本体中，在本体正面下方三分之一左右的范围内设置按键输入部12，在上方三分之二左右的范围内设置触摸板显示部13。
在所述按键输入部12中具备数值键、[x]、[y]、[z]等记号键和四则运算符键等。
当要在触摸板显示部13上显示软键盘时操作[键盘]键12k。当操作了[键盘]键12k时，在显示部的下部作为软键盘显示[sin]、[cos]、[tan]、等各种函数键，用户可以选择任意的函数键进行输入。当再次操作[键盘]键12k时，该软键盘消失。
在可进行彩色显示的液晶显示画面13d上重叠透明的触摸板13t来构成所述触摸板显示部13。
并且，该图形函数计算器10具有根据用户的操作显示任意的图形图像的功能(图形显示模式)。
在该图形显示模式中，显示图形坐标画面G，当通过用户的操作指定了多个点时，计算图形的公式(公式y＝f(x))，在显示用于变更数式中包含的系数的滑动条的同时显示图形。
图2是表示所述图形函数计算器10的电路结构的方框图。
所述图形函数计算器10具备作为微型计算机的CPU11。
所述CPU11根据预先存储在闪速ROM等存储单元14中的计算器控制程序14a，将RAM15作为作业用存储器来控制电路各部的动作，从而执行计算器功能、图形显示功能等函数计算器10所具备的各种功能。可经由记录介质读取部16从存储卡等外部记录介质17向所述存储单元14中写入计算器控制程序14a，或者可以经由通信控制部18从通信网络(因特网)上的Web服务器(程序服务器)将计算器控制程序14a下载到所述存储单元14中。
在该CPU11上连接了按键输入部12、触摸板显示部13、所述存储单元14、RAM15、记录介质读取部16、通信控制部18等。
所述RAM15存储在所述CPU11的处理动作中需要的各种数据。在该RAM15中设置：显示数据存储区域15a，用以展开在所述触摸板显示部13的画面上彩色显示的数据；触摸坐标数据存储区域15b；范围数据存储区域15c；数式数据存储区域15d；系数数据存储区域15e；滑动条数据存储区域15f等。
在所述触摸坐标数据存储区域15b中存储与通过所述触摸板显示部13检测出的用户操作对应的触摸位置的坐标数据。
在所述范围数据存储区域15c中存储X坐标范围(Xmin～Xmax)和Y坐标范围(Ymin～Ymax)，来作为表示对于所述触摸板显示部13的图形坐标画面G设定的图形y的显示范围的显示范围数据。
在所述数式数据存储区域15d中存储根据用户在所述图形坐标画面G上指定了多个点P的情况计算出的数式(图形公式)y＝f(x)的数据。
在所述系数数据存储区域15e中存储在所述数式数据存储区域15d中存储的所述数式(y＝f(x))中包含的系数a、b、c的数值(系数值)的数据。
在所述滑动条数据存储区域15f中存储与滑动条SL相关的数据，该滑动条SL是用于根据用户的操作指定所述数式(y＝f(x))中包含的各系数的数值的操作显示体。在该数据中包含与滑动条的形状、颜色、基于其滑钮T的当前值(Current)、可变最小值(Min)、可变最大值(Max)相关的数据。
随所述滑钮T移动的单位变化量(Dot)是与该滑钮T的移动范围(最小值(Min)～最大值(Max))中的1个显示点的移动幅度对应的数值变化量。
这样构成的函数计算器10的所述CPU11根据在所述计算器控制程序14a中记述的各种处理命令控制电路各部的动作，通过软件和硬件协同动作，实现在下面的动作说明中描述的各种功能。
接下来对所述结构的图形函数计算器10的动作进行说明。
(第1实施方式)
图3是表示所述图形函数计算器10的第1实施方式的图形显示处理的流程图。
图4表示用于根据在图形坐标画面G上指定的点Pn的数量设定显示的图形的种类的图形种类表。
图5是表示伴随图形显示处理的第1滑动条生成处理(1)的流程图。
图6是表示伴随图形显示处理的第2滑动条生成处理(2)的流程图。
图7是表示与用户的操作对应的显示动作的图。
在菜单画面(未图示)中，当根据用户操作指定了图形显示模式时，生成与预先设定的x轴和y轴的坐标范围相对应的图形坐标画面G，如图7(A)所示，显示在所述触摸板显示部13中(步骤S1)。
在该图形坐标画面G(13)中，为了显示希望的图形，当用户假想该希望的图形的轨迹，通过触摸操作指定了多个点P时，接受这些指定的点(步骤S2)。于是，按照图4中表示的图形种类表(14a)，如图7(B)所示，作为图形种类选择窗口W显示根据指定的点可显示的图形的种类(步骤S3)。关于多个点的指定，可以一个一个地指定，也可以同时检测触摸的多个点。
在该实施方式中，在为2个点时，可显示通过该指定点P1、P2的直线、或以一个指定点为顶点并且通过另一个点的2次函数、或以指定点P1为中心并且通过点P2的圆的图形，在为3个点时可显示通过该指定点P1、P2、P3的2次函数或圆的图形。
当通过触摸操作指定了P1、P2的两个点时，显示图形种类选择窗口W，
在该图形种类选择窗口W中可选择能够显示的图形种类为“直线”的图形、在正/负方向上展开方向不同的2种“2次函数”的图形、“圆”的图形中的任意一种。
并且，当用户从一览显示的图形的种类中，例如选择了正方向的“二次函数”的图形时(步骤S4(是))，计算以指定点P1为顶点并通过P2的坐标的数式(2次函数式；y＝ax2+bx+c)(步骤S5)。
然后，生成以各系数(a，b，c)的数值为数值可变范围的中间值(滑钮Ta、Tb、Tc的初始位置)的系数滑动条SLa、SLb、SLc(步骤SA)。
使用图5说明第1滑动条生成处理。在第1滑动条生成处理中，首先取得所述计算出的数式中含有的系数a、b、c的数值(步骤A11)。然后生成以该取得的系数a、b、c的数值为中间值，在其前后相加了预定的数值幅度的数值可变范围的系数滑动条SLa、SLb、SLc(步骤A12)。
当生成了滑动条时，如图7(C)所示，一同显示与所述计算出的2次函数的数式对应的图形y和所述生成的系数滑动条SLa、SLb、SLc(步骤S6)。
然后，如图7(D)所示，当通过用户操作移动系数滑动条SLa、SLb、SLc的滑钮Ta、Tb、Tc(在此为Ta)时(步骤S7(是))，根据该滑钮Ta的移动量改变所述数式的系数a的数值(步骤S8)。
于是，再次显示与改变了所述系数a的数值后的所述数式对应的所述图形y(步骤S9)。
由此，关于想象的图形y，用户仅通过指定该想象的图形y上的2～3个点，并选择图形y的种类，就能够简单地显示与想象接近的图形，而且能够通过该系数滑动条SL简单地改变该图形y的数式中包含的系数的数值，从而使该图形y的形状变化。
也可以通过图6所示的处理生成滑动条。
在图6所示的第2滑动条生成处理中，首先，在所述计算出的数式为二次函数的情况下，取得数式中包含的系数a、b、c的数值(步骤A21)。然后，判断该系数a、b、c的数值中是否存在小数(步骤A22)。所谓的小数是指用小数数值取得系数时的小数部分。
然后，在判断为所述系数的数值中存在小数时(步骤A22(是))，对该小数进行整理决定以整数化的数值作为所述系数a、b、c的数式(步骤A23)。
然后，生成以所述整数化的系数a、b、c的数值为中间值，在其前后相加了预定的数值幅度的数值可变范围的系数滑动条SLa、SLb、SLc(步骤A24)。
另一方面，在判断为所述系数的数值中没有小数时(步骤A22(否))，与所述第1滑动条生成处理相同地，生成以所述系数a、b、c的数值为中间值，在其前后相加了预定的数值幅度的数值可变范围的系数滑动条SLa、SLb、SLc(步骤A24)。
在按照该第2滑动条生成处理生成了系数滑动条SL的情况下，在该系数a、b、c的数值中没有小数，对于用户来说容易分析的状态下，可以改变该数值从而使所述图形y变化。
(第2实施方式)
图8是表示所述图形函数计算器10的第2实施方式的图形显示处理的流程图。
图9是表示与第2实施方式的图形显示处理相伴的图形坐标画面G的显示动作的图。
关于该第2实施方式的图形显示处理中的步骤S11～S15和S17～S19的处理，因为与所述第1实施方式的图形显示处理中的步骤S1～S5和S7～S9的处理相同，所以省略对该各处理S11～S15、S17～S19的详细说明。
在触摸板显示部13中显示图形坐标画面G(步骤S11)，如图9所示，当用户通过触摸操作指定了想象的图形上的2个点P1、P2(步骤S12)，并且从图形种类选择窗口W中选择了“2次函数”时(步骤S13、S14(是))，计算数式(2次函数式；y＝ax2+bx+c)(步骤S5)。在该情况下，假设点P2指定接近原点O的位置。
接下来，计算具有与所述计算出的数式所对应的图形y大致相同的形状，且具有通过原点或与坐标轴相切的特有的特征的图形yn的数式的各系数a、b、c的数值(步骤S15a)。
于是，在所述图形坐标画面G上，用不同的显示颜色显示通过所述2个指定点P1、P2的图形y、与图形y大致相同形状的通过原点的图形y1、与图形y大致相同形状的与x轴相切的图形y2(步骤S15b)。例如，使图形y为红色，使图形y1为绿色，使图形y2为蓝色。
然后，当用户在显示的图形y(红)、图形y1(绿)、图形y2(蓝)中通过触摸选择了希望的图形yn时(步骤S16a(是))，生成以选择的图形yn的数式中包含的各系数(a、b、c)的数值为数值可变范围的中间值(滑钮Ta、Tb、Tc的初始位置)的系数滑动条SLa、SLb、SLc(步骤S16b)。
于是，在所述图形坐标画面G上一同显示所述选择的图形yn和所述生成的系数滑动条SLa、SLb、SLc(步骤S16c)。
然后，当根据用户操作移动了系数滑动条SL的滑钮T时(步骤S17(是))，与该滑钮T的移动量对应地改变所述数式的系数a、b、c的数值(步骤S18)，使所述图形yn变形来再次进行显示(步骤S19)。
(第3实施方式)
图10是表示所述图形函数计算器10的第3实施方式的图形显示处理的流程图。
在该第3实施方式的图形显示处理中，用户通过手写在所述触摸板显示部13上写入想象的图形，由此确定与该手写的轨迹Hy对应的图形y为怎样的函数的图形，并且一同显示该确定的函数y以及与其数式对应的系数滑动条SL。
该第3实施方式的图形显示处理中的步骤S21和S27～S29的处理是与所述第1实施方式的图形显示处理中的步骤S1和S7～S9的处理相同的处理，所以省略详细的说明。
图11是表示第3实施方式的图形显示处理中的显示动作(其1)的图。
在触摸板显示部13中显示图形坐标画面G(步骤S21)，例如如图11(A)所示，当用户进行了与想象的sin函数的图形对应的锯齿状的手写时(步骤S22a)，判断(分析)与该手写对应的用户的动作(手势)(步骤S22b)，判断在预先存储的各种图形模型中是否存在与该手势对应的形态的图形(步骤S23)。
在此，在判断为存在与所述锯齿状的手势对应的图形模型(步骤S23(是))，并确定该图形的种类为sin函数的图形y(sin x)时(步骤S24)，计算在该图形y(sinx)的数式“y＝asin(bx)+c”中包含的各系数a、b、c的数值(步骤S25)。
然后，关于所述数式“y＝a sin(bx)+c”中包含的各系数(a、b、c)，分别生成以所述计算出的数值为数值可变范围的中间值(滑钮Ta、Tb、Tc的初始位置)的系数滑动条SLa、SLb、SLc(步骤S26a)。
于是，如图11(B)所示，一同显示sin函数的图形y(sin x)和所述生成的系数滑动条SLa、SLb、SLc(步骤S26b)。
然后，当用户移动系数滑动条SL的滑钮T时(步骤S27(是))，变更所述数式的系数的数值(步骤S28)，使所述图形y(sin x)变形来进行显示(步骤S29)。
在所述步骤S23中，在判断为没有与所述手写的轨迹Hy对应的图形模型的情况下(步骤S23(否))，显示错误信息(步骤S23e)。
图12是表示第3实施方式的显示动作(其2)的图。
如图12(A)所示，当用户进行了与想象的指数函数的图形对应的指数曲线状的手写时，按照所述同样的图形显示处理(步骤S21～S29)，如图12(B)所示，将指数函数的图形y(ax)与其系数滑动条SLa一同显示。
在所述各实施方式中，采用了使用系数滑动条作为操作显示体的结构，但不限于此，只要是能够根据用户操作变更数值的操作显示体，可以是任何形状的显示体。
在所述各实施方式中，关于通过各流程图表示的图形函数计算器10的处理，都可以作为可由计算机执行的程序，存储在存储卡(ROM卡、RAM卡等)、磁盘(软盘、硬盘等)、光盘(CD-ROM、DVD等)、半导体存储器等外部记录装置的介质(17)中来进行发布。并且，可以由具备用户可进行输入的显示部(13)的电子设备的计算机(控制单元)(11)将该外部记录装置的介质(17)中存储的程序写入到存储装置(14)中，按照该写入的程序控制动作，由此实现在所述各实施方式中说明的图形显示功能，执行与上述方法相同的处理。
本发明不限于前述各实施方式，在实施阶段可在不脱离其要旨的范围内进行各种变形。而且，在所述各实施方式中包含各种阶段的发明，通过公开的多个构成要件的适当组合可以抽出各种发明。例如，在从各实施方式中表示的全部构成要件中删除几个构成要件，几个构成要件以不同的方式组合，也能够解决发明所要解决的在课题栏目内描述的问题，得到在发明效果栏目内描述的效果的情况下，作为发明可抽出删除了该构成要件进行组合的结构。

Claims (8)

1.一种图形显示装置，其特征在于，包括：
显示部；
数式决定单元，其对应于通过用户操作指定所述显示部的显示画面上的位置的情况，决定成为图形显示的对象的数式；
操作显示体生成单元，其生成用于根据用户操作使所述数式决定单元所决定的数式中包含的系数的值变化的操作显示体；
图形显示单元，其使所述显示画面显示由所述数式决定单元所决定的数式的图形以及由所述操作显示体生成单元生成的操作显示体；以及
图形变化显示单元，其根据通过所述图形显示单元在所述显示画面上显示的操作显示体的用户操作，使在该显示画面上显示的图形变化来进行显示，
所述数式决定单元具有：
多数式取得单元，其根据用户指定的所述显示画面上的位置，取得由该数式决定单元决定的所述数式的所述图形、与通过该指定的位置的图形为大体相同形状的且通过原点的图形或者与通过该指定的位置的图形为大体相同形状的且与坐标轴相切的图形的数学式；
多图形显示单元，其在所述显示画面上显示与所述多数式取得单元所取得的多个图形的数式对应的各图形；和
图形选择单元，其根据用户操作选择通过所述多图形显示单元所显示的多个图形中的某个图形，
所述操作显示体生成单元生成用于根据用户操作使通过所述图形选择单元选择的图形的数式中包含的系数的值变化的操作显示体，
所述图形显示单元将所述操作显示体生成单元生成的操作显示体与通过所述图形选择单元所选择的图形一同显示在所述显示画面上。
2.根据权利要求1所述的图形显示装置，其特征在于，
所述数式决定单元具有数式计算单元，该数式计算单元根据用户指定的所述显示画面上的位置，计算成为与该指定的位置对应的图形显示的对象的数式，
所述操作显示体是将所述数式计算单元计算出的数式中包含的系数的数值作为中间值，向其前后改变数值的操作显示体。
3.根据权利要求1所述的图形显示装置，其特征在于，
具备图形种类选择单元，该图形种类选择单元根据用户指定的所述显示画面上的位置的数量显示图形的种类，并使用户选择，
所述数式决定单元基于所述用户指定的所述显示画面上的位置和通过所述图形种类选择单元选择的图形的种类，决定与该指定的位置对应的图形的数式。
4.根据权利要求1所述的图形显示装置，其特征在于，
所述数式决定单元根据用户指定的所述显示画面上的连续的位置确定图形的种类，并决定与该确定的图形的种类对应的图形的数式。
5.一种图形显示方法，其是具备显示部的图形显示装置的图形显示方法，其特征在于，包括：
数式决定步骤，对应于通过用户操作指定所述显示部的显示画面上的位置的情况，决定成为图形显示的对象的数式；
操作显示体生成步骤，生成用于根据用户操作使通过所述数式决定步骤决定的数式中包含的系数的值变化的操作显示体；
图形显示步骤，使所述显示画面显示通过所述数式决定步骤决定的数式的图形以及通过所述操作显示体生成步骤生成的操作显示体；
图形变化显示步骤，根据通过所述图形显示步骤在所述显示画面上显示的操作显示体的用户操作，使在该显示画面上显示的图形变化来进行显示，
所述数式决定步骤具有：
多数式取得步骤，其根据用户指定的所述显示画面上的位置，取得通过该数式决定步骤决定的所述数式的所述图形、与通过该指定的位置的图形为大体相同形状的且通过原点的图形或与通过该指定的位置的图形为大体相同形状的且与坐标轴相切的图形的数学式；
多图形显示步骤，其在所述显示画面上显示与通过所述多数式取得步骤所取得的多个图形的数式对应的各图形；和
图形选择步骤，其根据用户操作选择通过所述多图形显示步骤所显示的多个图形中的某个图形，
所述操作显示体生成步骤生成用于根据用户操作使通过所述图形选择步骤选择的图形的数式中包含的系数的值变化的操作显示体，
所述图形显示步骤将通过所述操作显示体生成步骤生成的操作显示体与通过所述图形选择步骤选择的图形一同显示在所述显示画面上。
6.根据权利要求5所述的图形显示方法，其特征在于，
所述数式决定步骤具有数式计算步骤，在该数式计算步骤根据用户指定的所述显示画面上的位置，计算成为与该指定的位置对应的图形显示的对象的数式；
所述操作显示体是将通过所述数式计算步骤计算出的数式中包含的系数的数值作为中间值，向其前后改变数值的操作显示体。
7.根据权利要求5所述的图形显示方法，其特征在于，
具备图形种类选择步骤，在该形种类选择步骤根据用户指定的所述显示画面上的位置的数量显示图形的种类，并使用户选择，
所述数式决定步骤基于所述用户指定的所述显示画面上的位置和通过所述图形种类选择步骤选择的图形的种类，决定与该指定的位置对应的图形的数式。
8.根据权利要求5所述的图形显示方法，其特征在于，
所述数式决定步骤根据用户指定的所述显示画面上的连续的位置确定图形的种类，并决定与该确定的图形的种类对应的图形的数式。
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