GRAFICOS EN TIKZ Y PGFPLOTS

\documentclass[11pt,a4paper]{article}
\usepackage[a4paper,lmargin=2cm,rmargin=2cm,bottom=2cm,top=2cm]{geometry}
\usepackage[utf8]{inputenc} \usepackage[T1]{fontenc} \usepackage{amsmath}
\usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{graphicx}
\usepackage{color}
\usepackage{color,colortbl}
%Paquete para Referencias Web
\usepackage{hyperref} [colorlinks=true,linkcolor=black,citecolor=black,filecolor=magenta,urlcolor=blue]
%Paquete de estilo de Referencias
\urlstyle{same}
% Package for si units
\usepackage{siunitx}
% Packages for making pictures with LaTeX
\usepackage{tikz} \usetikzlibrary{shapes,arrows,positioning,fit,backgrounds,calc}
\usepackage{pgfplots} \pgfplotsset{compat=1.15}
\usetikzlibrary{datavisualization.formats.functions}
% Package to superimpose text on an image
%\usepackage[percent]{overpic}
\title{Gráficos en \LaTeX, utilizando\\ TIKZ \& PGFPLOTS}
%
\author{ {\small Nimrod Rodríguez}\\
 {\small {nimrodga@hotmail.com}} }
\date{}
\begin{document}
\maketitle
%
\renewcommand
\abstractname{Resumen}
\begin{abstract}Las siguientes ilustraciones muestran el uso de los paquetes \texttt{tikz} y \texttt{pgfplots}, en combinación con la librería \texttt{datavisualization,} para crear en forma directa, desde Móvil o PC, gráficos bien delineados en dos y tres dimensiones, en cualquier documento \LaTeX. En cada gráfico se utiliza el entorno \texttt{figure} para agregar una numeración automática y una descripción con el comando \texttt{\textbackslash caption};  la leyenda se puede incluir y estilizar de diversas formas: En \texttt{\textbackslash datavisualization} es conveniente hacerlo en su configuración, en otros puede utilizarse el comando \texttt{\textbackslash addlegendentry}, y en la forma más ordinaria mediante un nodo coodenado con \texttt{\textbackslash draw node at (x,y) \{texto\}}. En este documento no se incluyen códigos parciales de las ilustraciones, pero en el \textcolor{red}{enlace} anterior puede acceder al código completo del presente documento, en el cual notará que el preámbulo incluye más de lo necesario, pero es porque ha servido como plantilla para otros documentos. Si desea ejecutar el código será conveniente una app online, como VerbTeX u Overleaf, porque si usa una instalación local como TeXMaker u otra, tendrá que verificar que estén instaladas todas las librerías del preámbulo.
\end{abstract}

\section {\texttt{\textbackslash addplot}} Ilustración en el uso del comando \texttt{\textbackslash addplot} de \texttt{pgfplots} mediante  \texttt{tikzpicture}, para incluir en un solo gráfico con leyenda, dos o más funciones, como también marcas mediante pares coordenados, como contenido formal de texto en un documento \LaTeX.
\begin{figure}
\centering
\caption{\color{blue}Cuatro funciones analíticas y un par coordenado.}

\vspace{.5cm}
\begin{tikzpicture}[scale=0.7]
\begin{axis}
[domain=-2:2,
 samples=300, legend pos=outer north east, help lines]
%\addplot [] {e^(-0.5*(x^2))};
\addplot [blue,dashed] {2*x};
\addplot [blue,dashed] {2^(-x)};
\addplot [red] {sin(deg(pi*x))};
\addplot [green!70! black] {cos(deg(pi*x))};
\addplot [magenta, mark = *] coordinates {( 1, 1/2)};
\legend {$y = 2x$,$y =
2^{-x}$,$y = \sin(\pi x)$,$y = \cos(\pi x)$,(1,$\frac{1}{2}$)}
\end{axis}
\end{tikzpicture}
\label{fig:analytical}
\end{figure}
\pagebreak

\section {\texttt{\textbackslash addplot3}} Un ejemplo de superficies en 3D.
\begin{figure}[!ht]
\centering
\caption{Gráfico mediante \texttt{mesh} 3D, el argumento $r$, es en radianes}
\begin{tikzpicture} [scale=0.8]
\begin{axis}
[legend pos=outer north east]
\addplot3[color=brown,mesh, samples=50, domain=-8:8]
{sin(deg(sqrt(x^2+y^2)))/sqrt(x^2+y^2)};
\addlegendentry{$\frac{sin(r)}{r},$\ \ \tiny{$r=\sqrt{x^2+y^2}$}}
\addplot3[color=red, mesh] {sin(deg(3.1416/2))};
\addlegendentry[right]{Plano\ $\textcolor{red}{z}=\lim_{r \to 0} \frac{\sin r}{r}=1$}
\end{axis}
\end{tikzpicture}
\end{figure}

\section {\texttt{\underline{Scientific Axes}} de \texttt{\textbackslash datavisualization}} Las funciones trigonométricas primarias.\\
\begin{figure}[!ht]
\centering
\caption {Las funciones \texttt{seno}, \texttt{\textcolor{red}{coseno}} y \texttt{\textcolor{blue}{tangente}}}
\begin{tikzpicture}[baseline]
\datavisualization [scientific axes=clean,
y axis=grid,
visualize as smooth line/.list={sin,cos,tan},
style sheet=strong colors,
style sheet=vary dashing,
sin={label in legend={text=$\sin x$}},
cos={label in legend={text=$\cos x$}},
tan={label in legend={text=$\tan x$}},
data/format=function ]
data [set=sin] {
var x : interval [-0.5*pi:4];
func y = sin(\value x r);
}
data [set=cos] {
var x : interval [-0.5*pi:4];
func y = cos(\value x r);
}
data [set=tan] {
var x : interval [-0.3*pi:.3*pi];
func y = tan(\value x r);};
\end{tikzpicture}
\end{figure}

\section{\texttt{\underline{School Book Axes}} de \texttt{\textbackslash datavisualization}} Un gráfico ligero de tipo cuaderno.
\begin{figure}[!ht]
\centering
\caption{Parábola con eje vertical}
\begin{tikzpicture}[scale=0.8]
\datavisualization
[school book axes={unit=10},
visualize as smooth line,
clean ticks,
x axis={label=$x$},
y axis={label=$f(x)$}, color= blue]
data [format=function] {
var x : interval [-20:20];
func y = \value x*\value x/10;};
\fill [blue!15, rounded corners]
(1.8,1.5) rectangle (4.2,2.5);
\draw (3, 2) node  [color=magenta] {$f(x) =\frac{1}{10}x^2$};
\end{tikzpicture}
\end{figure}
\pagebreak
%Diagrama de flujo
\section{\texttt{\textbackslash usetikzlibrary$[$shapes, arrows, positioning$]$}}
A continuación una ilustración en el uso de \texttt{\textbackslash usetikzlibrary$[$shapes, arrows, positioning$]$}, para crear un diagrama de flujo, comunmente utilizado para representar gráficamente un algoritmo en el análisis de modelos. El diagrama, se construye en el entorno definido por \texttt{\textbackslash begin\{ tikzpicture\} } y \texttt{\textbackslash end\{tikzpicture\} }, utilizando la configuración de \texttt{\textbackslash begin\{ tikzpicture\} } para definir inicialmente los elementos del diagrama, tales como \texttt{block}, \texttt{decision}, \texttt{cloud}, etc., los cuales posteriormente son dispuestos en filas y columnas mediante el comando \texttt{\textbackslash matrix}, el cual también se configura. Finalmente, aunque no es necesario, se agrega un entorno
\texttt{\textbackslash begin\{scope\} } y \texttt{\textbackslash end\{scope\} }, el cual también se puede configurar en su inicio, para luego en este entorno, crear  las trayectorias entre los nodos, las cuales conectarán los elementos del diagrama.
\\
\begin{figure}[!ht]
\centering
\caption {Control de Modelos Algorítmicos}
\begin{tikzpicture}
%configuración de tikzpicture
[decision/.style={diamond, draw=blue, thick, fill=red,
text width=4.5em,align=flush center,text=yellow,
inner sep=1pt},
block/.style ={rectangle, draw=blue, thick, fill=green!70! blue,
text width=5em,align=center, rounded corners,
minimum height=4em},
line/.style ={draw, thick, -latex’,shorten >=2pt},
cloud/.style ={draw=red, thick, ellipse,fill=blue,text=yellow,
minimum height=2em}]
%Definición matricial de los elementos del diagrama
\matrix [column sep=5mm,row sep=7mm]
{
% row 1
\node [cloud] (expert) {\textbf{Fenómeno o  Proceso}}; &
\node [block] (init) {inicializar modelo Algoritmico}; &
\node [cloud] (system) {\textbf{Teoría}}; \\
% row 2
& \node [block] (identify) {identificar modelo}; & \\
% row 3
\node [block] (update) {actualizar modelo}; &
\node [block] (evaluate) {evaluar modelo}; & \\
% row 4
& \node [decision] (decide) {\textbf{mejor candidato}}; & \\
% row 5
& \node [block] (parar) {parar}; & \\
};
%Entorno de estilo
\begin{scope}[every draw/.style=line, thick, color=magenta]
%Trazo de flujos
\draw [->] (init.south) to (identify);
\draw [->] (identify) to (evaluate);
\draw [->] (evaluate) to (decide);
\draw [->](update) |- (identify);
\draw [->] (decide) -| node [near start,above=2pt] {no} (update);
\draw [->] (decide) to node [midway, right=2pt] {si} (parar);
\draw [->,dashed] (expert) to (init);
\draw [->,dashed] (system) to (init);
\draw [<->] [dashed] (system) |- (evaluate);
\draw [<->,dashed] (expert.north) .. controls+(up:10mm) and +(up:10mm).. (system.north);
\end{scope}
\end{tikzpicture}
\end{figure}

\end{document}