math-graphics
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math-graphics
中国高中数理高考试卷标准矢量题图与立体几何绘制引擎
纯 Python 标准库零三方依赖 + macOS 原生 AppKit 300+ DPI 印刷级光栅化渲染 + 完整 CLI 与 MCP (Model Context Protocol) 协议支持。
🌟 核心特性
高考试卷制图标准:严格遵循中国高中数学教材与高考试卷印刷规范,内置立体几何斜二测画法($45^\circ$ 轴倾角、长减半、空间可见性虚实线自动绘制、点位规范偏移)。
纯 Python 标准库实现:核心计算与 SVG 矢量生成逻辑 零外部依赖(无须安装
numpy、matplotlib等大型科学计算库)。macOS 原生超高清渲染:直接调用系统底层 AppKit / Swift 桥接渲染器,实现 300+ DPI 印刷级 PNG 光栅化,无边缘锯齿与字体失真。
AI Agent 原生集成 (MCP Server):原生遵循 Model Context Protocol 规范,可直接挂载至 Antigravity、Claude Code、Cursor 作为专属数学绘图工具。
丰富预设图库:覆盖立体几何(多面体及任意截面、折叠四面体、截角正方体)、平面几何与定理、统计分布直方图、高中物理核心运动模型。
Related MCP server: Paizhaojieti STDIO MCP Server
🖼️ 样例展示
正方体对角截面 (斜二测画法) | 正四棱锥 $P-ABCD$ | 二面角平面角模型 |
频率分布直方图 | 带电粒子在电场中的偏转 | 速度-时间 ($v-t$) 图像 |
📐 系统架构
math_graphics/
├── core/
│ ├── canvas.py # SVGCanvas: 点、线、虚线、折角、圆弧、数学字体标注
│ ├── projection.py # StereoEngine: 斜二测画法 (Axonometric) 3D -> 2D 投影
│ └── renderer.py # Swift/AppKit 原生 300+ DPI 印刷级 PNG 光栅化渲染
├── models/
│ ├── solids.py # 标准多面体:正方体/长方体(任意截面)、三棱柱、四棱锥、自定义几何体
│ ├── complex_solids.py # 复合多面体:异形翻折四面体、截角八面/正方体
│ ├── plane.py # 平面:向量加减/数量积、正弦外接圆、立体几何 8 大核心定理
│ ├── stats.py # 统计与概率:频率分布直方图、正态分布密度曲线、古典概型树状图
│ └── physics.py # 物理模型:v-t 图、伏安特性曲线、带电粒子偏转轨迹
├── cli.py # 统一命令行入口 (CLI)
├── mcp_server.py # MCP 标准服务端 (JSON-RPC 2.0 over stdio)
├── examples/ # 高清样例矢量图与渲染图
├── scripts/ # 批量生成全图库辅助脚本
└── tests/
└── test_encapsulation.py # 自动化测试套件🚀 快速上手
1. 本地安装
git clone https://github.com/ZHUOLIN0928/math-graphics.git
cd math-graphics
pip install -e .2. 命令行 (CLI) 调用
立体几何多面体生成
# 生成正方体并绘制截面 A-C-C1-A1,同时输出高清 PNG
math-graphics solid --shape cube --section A,C,C1,A1 --png -o cube_cut.svg
# 生成直三棱柱
math-graphics solid --shape prism --png -o tri_prism.svg
# 生成正四棱锥 P-ABCD
math-graphics solid --shape pyramid --png -o pyramid.svg平面向量与解三角形
# 向量加法 (平行四边形法则)
math-graphics plane --type vector-add --png -o vec_add.svg
# 正弦定理与外接圆模型
math-graphics plane --type triangle-sine --png -o triangle_sine.svg立体几何核心定理 (geo_01 ~ geo_08)
# 生成二面角平面角模型 (geo_07)
math-graphics theorem --id geo_07 --png -o dihedral.svg批量生成全套高考题图
math-graphics batch-all -d ./output_figures🤖 Model Context Protocol (MCP) 服务端接入
本工具原生内置遵循 MCP 标准规范的服务端(JSON-RPC 2.0 over stdio),可无缝接入 Antigravity、Claude Code、Cursor 等 Agent 体系。
客户端注册配置 (mcp_config.json)
{
"mcpServers": {
"math-graphics": {
"command": "math-graphics-mcp"
}
}
}暴露的 MCP Tools
工具名称 | 功能描述 |
| 参数化生成正方体/三棱柱/四棱锥,支持指定任意多边形截面 |
| 生成平面向量、解三角形外接圆与测高测角图 |
| 生成立体几何线面平行/垂直、面面平行/垂直、二面角等核心定理图 |
| 接收任意 3D 空间顶点与连线,按斜二测画法投影渲染自定义几何体 |
| 生成带有组距、频数、中位数与众数标注的高考频率分布直方图 |
| 调用系统底层高精度渲染管线将任意 SVG 转为 300+ DPI 印刷级 PNG |
💻 Python API 代码调用
from math_graphics import build_cube, render_svg_to_png
# 1. 构造带截面正方体模型
cv = build_cube(
a=1.5, b=1.8, c=1.8,
section=["A", "C", "C1", "A1"],
title="正方体对角面截面模型"
)
svg_path = cv.save("cube_section.svg")
# 2. 渲染为 300+ DPI 印刷级 PNG
png_path = render_svg_to_png(svg_path, scale=3.0)
print(f"印刷级图像已生成: {png_path}")📄 开源许可证
本项目采用 MIT 许可证。
This server cannot be deployed
Maintenance
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DXF and PDF/X-4 for AI agents: structured facts, PNG renders, an interactive in-chat viewer.
Parametric 3D CAD for AI agents: build print-ready parts, check them, export STL, 3MF or STEP.
Create and edit architecture diagrams from your AI agent; get an SVG and a live editable canvas.
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