《matlab作图方法》PPT课件.ppt

1,第3章 MATLAB作图,3.1 二维绘图 3.2 基本三维绘图命令,2,3.1 二维绘图(2-D plotting),3.1.1 绘图的一般步骤 1. 曲线数据准备 2. 指定图形窗口和子图位置 3. 绘制图形 4. 设置坐标轴和图形注释 5. 仅对三维图形使用的着色和视点等设置 6. 图形的精细修饰 7. 按指定格式保存或导出图形,3,3.1.2 基本绘图函数,MATLAB 7.3中最基本的绘图函数是绘制曲线函数plot。 plot(y) %绘制以y为纵坐标、以该向量元素的下标为横坐标的二维曲线 plot(x,y) %绘制以x为横坐标y为纵坐标的二维曲线 plot(x1,y1,x2,y2) %在同一窗口绘制多条二维曲线 说明：x和y可以是实数向量或矩阵，也可以是复数向量或矩阵。,4,例3-3 绘制矩阵y为23的曲线图 y=1 2 3;4 5 6; plot(y),y是23的矩阵，每列画一条曲线共3条，第一条线纵坐标画的是1 4两点。,5,例3-4 绘制方波信号，如图3-4所示。 x=0 1 1 2 2 3 3 4 4; y=1 1 0 0 1 1 0 0 1; plot(x,y),6,例5-3 分析下列程序绘制的曲线。 x1=linspace(0,2*pi,100); x2=linspace(0,3*pi,100); x3=linspace(0,4*pi,100); y1=sin(x1); y2=1+sin(x2); y3=2+sin(x3); x=x1;x2;x3; y=y1;y2;y3; plot(x,y,x1,y1-1),7,x和y为向量或矩阵时的plot(x,y)，分别有以下几种情况： x是向量y是矩阵时： x的长度与矩阵y的行数或列数必须相等，如果x的长度与y的每列元素个数相等，向量x与y的每列向量画一条曲线； 如果x的长度与y的每行元素个数相等，则向量x与矩阵y的每行向量对应画一条曲线； 如果y是方阵，x和y的行数和列数都相等，则向量x与矩阵y的每列向量画一条曲线。 x是矩阵y是向量时： y的长度必须等于x的行数或列数，绘制的方法与前一种相似。 x和y都是矩阵时： x和y大小必须相同，矩阵x的每列与y的每列画一条曲线。,8,例3-6 x是矩阵，分别绘制x与y1和x与y2的曲线，已知y1是向量且长度与x的行数相等，y2是矩阵且与x尺寸相同 x=1:4;2:5;3:6 x = 1 2 3 4 2 3 4 5 3 4 5 6 y1=1 2 3 % y1长度与x的行数相等 y1 = 1 2 3 plot(x,y1),9,3.1.3符号函数(显函数、隐函数和参数方程)画图,(1) ezplot,ezplot(x(t),y(t),tmin,tmax) 表示在区间tminttmax绘制参数方程 x=x(t),y=y(t)的函数图 默认区域为-2 x 2.,ezplot(f(x),a,b) 表示在axb绘制显函数f=f(x)的函数图,ezplot(f(x,y),xmin,xmax,ymin,ymax) 表示在区间xminxxmax和 yminyymax绘制 隐函数f(x,y)=0的函数图,10,例 在0,pi上画y=cos(x)的图形,解 输入命令 ezplot(sin(x),0,pi);,解 输入命令 ezplot(cos(t)3,sin(t)3,0,2*pi);,解 输入命令 ezplot(exp(x)+sin(x*y),-2,0.5,0,2),11,(2) fplot,注意： 1 fun必须是M文件的函数名或是独立变量为x的字符串. 2 fplot函数不能画参数方程和隐函数图形，但在一个图上可以画多个图形。,fplot(fun,lims) 表示绘制字符串fun指定的函数在lims=xmin,xmax的图形.,12,解 先建M文件myfun1.m： function Y=myfun1(x) Y=exp(2*x)+sin(3*x.2),再输入命令： fplot(myfun1,-1,2),解 输入命令: fplot(tanh(x),sin(x),cos(x),2*pi*-1 1),例 在-2,2范围内绘制函数tanh的图形 解 fplot(tanh,-2,2),13,3.1.4 多个图形的绘制,1 图形窗口的分割 subplot函数的调用格式为： subplot(m,n,p) 该函数将当前图形窗口分成mn个绘图区，即每行n个，共m行，区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区。在每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。,14,例3-8 在同一个窗口中建立四个子图，在子图中分别绘制sin(x)、cos(x)、sin(2x)和cos(2x)曲线，如图3-8所示。 x=0:0.1:10; subplot(2,2,1)%第一行左图 plot(x,sin(x) subplot(2,2,2) %第一行右图 plot(x,cos(x) subplot(2,2,3) %第二行左图 plot(x,sin(2*x) subplot(2,2,4) %第二行右图 plot(x,cos(2*x),15,2具有两个纵坐标标度的图形 在MATLAB中，如果需要绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形，可以使用plotyy绘图函数。调用格式为： plotyy(x1,y1,x2,y2) 其中x1,y1对应一条曲线，x2,y2对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于x1,y1数据对，右纵坐标用于x2,y2数据对。,16,例5-4 用不同标度在同一坐标内绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)。 程序如下： x=0:pi/100:2*pi; y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x); plotyy(x,y1,x,y2);,17,例5-5 采用图形保持，在同一坐标内绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)。 程序如下： x=0:pi/100:2*pi; y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); plot(x,y1) hold on y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x); plot(x,y2); hold off,3图形保持 hold on/off命令控制是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的hold命令在两种状态之间进行切换。,18,figure(h),例 区间0,2*pi新建两个窗口分别画出y=sin(x)；z=cos(x)。,解 x=linspace(0,2*pi,100); y=sin(x);z=cos(x); plot(x,y); title(sin(x); pause figure(2); plot(x,z); title(cos(x);,新建h窗口，激活图形使其可见，并把它置于其它图形之上,19,3.1.5 设置曲线样式 MATLAB提供了一些绘图选项，用于确定所绘曲线的线型、颜色和数据点标记符号，它们可以组合使用。例如，“b-.”表示蓝色点划线，“y:d”表示黄色虚线并用菱形符标记数据点。当选项省略时，MATLAB规定，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先后顺序依次不同。 要设置曲线样式可以在plot函数中加绘图选项，其调用格式为： plot(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,xn,yn,选项n),y 黄色 . 点 - 连线 m 洋红 o 圈 : 短虚线 c 蓝绿色 x x-符号 -. 长短线 r 红色 + 加号 - 长虚线,20,例5-6 在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)，标记两曲线交叉点。 程序如下： x=linspace(0,2*pi,1000); y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x); k=find(abs(y1-y2)1e-2); %查找y1与y2相等点(近似相等)的下标 x1=x(k); %取y1与y2相等点的x坐标 y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1); %求y1与y2值相等点的y坐标 plot(x,y1,x,y2,k:,x1,y3,bp);,21,例 在0,2*pi用红线画sin(x),用绿圈画cos(x).,x=linspace(0,2*pi,30); y=sin(x); z=cos(x); plot(x,y,r,x,z,go),解,22,3.1.6 图形标注与坐标控制 1图形标注 有关图形标注函数的调用格式为： title(图形名称) xlabel(x轴说明) ylabel(y轴说明) text(x,y,图形说明) legend(图例1,图例2,pos):在pos位置建立图例：0（自动取最佳位置），1（右上角，默认值），3（左下角），4（右下角），-1（图外右侧）,23,函数中的说明文字，除使用标准的ASCII字符外，还可使用LaTeX格式的控制字符，这样就可以在图形上添加希腊字母、数学符号及公式等内容。例如，text(0.3,0.5,sin(omegat+beta)将得到标注效果sin(t+)。,24,例5-7 在0x2区间内，绘制曲线y1=2e-0.5x和y2=cos(4x)，并给图形添加图形标注。 程序如下： x=0:pi/100:2*pi; y1=2*exp(-0.5*x); y2=cos(4*pi*x); plot(x,y1,x,y2) title(x from 0 to 2pi); %加图形标题 xlabel(Variable X); %加X轴说明 ylabel(Variable Y); %加Y轴说明 text(0.8,1.5,曲线y1=2e-0.5x); %在指定位置添加图形说明 text(2.5,1.1,曲线y2=cos(4pix); Legend(y1, y2) %加图例,25,2坐标控制 axis函数的调用格式为： axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax) axis函数功能丰富，常用的格式还有： axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度。 axis square：产生正方形坐标系(缺省为矩形)。 axis auto：使用缺省设置。 axis off：取消坐标轴。 axis on：显示坐标轴。,定制图形坐标,例 在区间0 pi/2 0 5显示tan(x)的图形。,解 x = 0:.025:pi/2; plot(x,tan(x),-ro) axis(0 pi/2 0 5),26,给坐标加网格线用grid命令来控制。grid on/off命令控制是画还是不画网格线，不带参数的grid命令在两种状态之间进行切换。 给坐标加边框用box命令来控制。box on/off命令控制是加还是不加边框线，不带参数的box命令在两种状态之间进行切换。,27,例5-8 在同一坐标中，绘制3个同心圆，并加坐标控制。 程序如下： t=0:0.01:2*pi; x=exp(i*t); y=x;2*x;3*x; plot(y) grid on; %加网格线 box on; %加坐标边框 axis equal %坐标轴采用等刻度,28,3.1.7缩放图形,zoom on,单击鼠标左键，则在当前图形窗口中，以鼠标点中的点为中心的图形放大2倍；单击鼠标右键，则缩小2倍,解 x=linspace(0,2*pi,30); y=sin(x); plot(x,y) zoom on,例 缩放y=sin(x)的图形,zoom off,为当前图形打开缩放模式,关闭缩放模式,29,在MATLAB中，利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为： x=a:d1:b; y=c:d2:d; X,Y=meshgrid(x,y); 语句执行后，矩阵X的每一行都是向量x，行数等于向量y的元素的个数，矩阵Y的每一列都是向量y，列数等于向量x的元素的个数。,3.2 基本三维绘图命令,30,plot3(x,y,z,s) %绘制三维曲线 说明：x，y，z必须是相同尺寸的数组，当是向量时则绘制一条三维曲线，当是矩阵时绘制多条曲线，三维曲线的条数等于矩阵的列数。,3.2.1 三维曲线图,例 在区间0，10*pi画出参数曲线 x=sin(t),y=cos(t), z=t.,解 t=0:pi/50:10*pi; plot3(sin(t),cos(t),t),31,例 画多条曲线观察函数Z=(X+Y).2.,解 x=-3:0.1:3;y=1:0.1:5; X,Y=meshgrid(x,y); Z=(X+Y).2; plot3(X,Y,Z),32,例 画函数Z=(X+Y).2的图形. 解 x=-3:0.1:3; y=1:0.1:5; X,Y=meshgrid(x,y); Z=(X+Y).2; surf(X,Y,Z),(1) surf(x,y,z),画出数据点（x，y，z）表示的曲面,3.2.2 三维曲面图,33,（2） Mesh(x,y,z),解 x=-3:0.1:3; y=1:0.1:5; X,Y=meshgrid(x,y); Z=(X+Y).2; mesh(X,Y,Z),例 画出Z=(X+Y).2在的网格曲面图.,画网格曲面,34,(3)meshz(X,Y,Z) 含零平面的网格图,上例中，若用 meshz(X,Y,Z)，结果为：,35,Exercise,在010的坐标轴范围内绘制一条水平线，一条垂直线