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第三讲 MATLAB绘图 MATLAB的绘图窗口 用figure命令可产生可编辑的图形窗口 图形窗口中的几个快捷键功能见下表 绘图基本线型和颜色 平面曲线的图形绘制 1 离散数据绘图法 首先定义自变量X的取值向量 再定义函数Y的取值向量 用plot x y 命令给出平面曲线图 在绘图参数中可以给出绘制图形的线型和颜色的参数 基本的绘图命令 plot x y color linestyle marker x 1 8 y sin x plot x y r o 例 plot绘图命令的几种格式 plot x 当只有一个参数时 plot以x的值为纵坐标 横坐标为从1开始的自然数 长度与x相同 在这种情况下 当x是实向量时 以该向量元素的下标为横坐标 元素值为纵坐标画出一条连续曲线 这实际上是绘制折线图 2 plot x y 其中x与y是同维向量 例1 画曲线y sinx x 0 2 程序如下 例2 绘制曲线 程序如下 t 0 0 1 2 pi x t sin 3 t y t sin t sin t plot x y 3 plot x1 y1 x2 y2 xn yn 用这种形式可以在同一个窗口绘制多条曲线 plot x1 y1 选项1 x2 y2 选项2 xn yn 选项n 当输入参数都为向量时 x1和y1 x2和y2 xn和yn分别组成一组向量对 每一组向量对的长度可以不同 每一向量对可以绘制出一条曲线 这样可以在同一坐标内绘制出多条曲线 当输入参数有矩阵形式时 配对的x y按对应列元素为横 纵坐标分别绘制曲线 曲线条数等于矩阵的列数 例3 绘制曲线 程序如下 x1 0 0 1 2 pi x2 1 0 1 3 pi plot x1 sin x1 x2 cos x2 例4 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 4 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 例5 用不同标度在同一坐标内绘制曲线y1 0 2e 0 5xcos 4 x 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 例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 4 x 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 例7 参数方程绘圆心在原点 半径为2的圆 2 一元符号表达式函数绘图法 首先定义x是符号变量 再定义y是x的符号表达式函数 用绘图命令ezplot或fplot绘图 程序如下 symsxy f x ezplot y 或fplot y a b r 例8 画曲线 程序如下 symsxy exp x ezplot y ezplot的几种格式 ezplot f 表示在默认区间 2 pi x 2 pi上绘制函数f x 的图形 ezplot f a b 表示在给定区间a x b上绘制函数f x 的图形 ezplot f x y 表示在默认区域 2 pi x 2 pi 2 pi y 2 pi上绘制隐函数f x y 0的函数图形 ezplot f x y a b c d 表示在给定区域a x b c y d上绘制隐函数f x y 0的函数图形 ezplot x y 表示在默认区间0 t 2 pi上绘制由参数方程x x t y y t 确定的一元函数图形 ezplot x y a b 表示在给定区间a t b上绘制由参数方程x x t y y t 确定的一元函数图形 例9 画出参数方程x sin3tcost y sin3tsint在 0 上的图形 程序如下 symstezplot sin 3 t cos t sin 3 t sin t 0 pi 3 一元函数极坐标绘图法 polar t r 其中t和r分别为角度向量和幅值向量 且向量的长度相同 4 复函数绘图法 plot z 其中z是复数 绘图是以z的实部为横坐标 虚部为纵坐标绘制的关系曲线 例11 绘制z sin t cos t i的关系图形 程序如下 t 0 0 1 2 pi x sin t y cos t z x y i plot z 5 分块绘图 分块绘图函数 subplot m n p 其作用为将图形窗口分割为m行n列的子窗口 然后选定第p号子窗口为当前窗口 例12 将函数y1 sin x y2 cos x y3 x2 y4 ex分块绘制在同一窗口 程序如下 subplot 2 2 1 fplot sin x pi pi r title sin x subplot 2 2 2 fplot cos x pi pi m title cos x subplot 2 2 3 fplot x 2 2 2 title x 2 subplot 2 2 4 fplot exp x 3 3 k title exp x 多元函数绘图 1 空间曲线绘图法 自变量t为数组 x y z是以t为参数的函数数组 plot3 x y z 例13 画空间螺旋线 程序如下 t 0 pi 50 10 pi x cos t y sin t z t plot3 x y z xlabel x ylabel y 例14 画三维曲线 程序如下 t 0 0 05 100 x t y sin t z sin 2t plot3 x y z 2 空间曲面绘图法 1 一般曲面的绘制 首先将自变量 x y 由向量给出 然后由 x y meshgrid x y 构成网格矩阵 给出曲面函数矩阵 z f x y 有如下的绘制曲面函数 plot3 x y z 线条图mesh x y z 网格图meshc x y z 具有基本等高线的网格图meshz x y z 具有基准平面的网格图surf x y z 表面图surf x y z 表面图surfc x y z 具有基本等高线的表面图surfl x y z 具有关照效果的表面图surface x y z 具有表面图到xoy面的投影图 例15 用不同的图形函数画空间曲面之旋转抛物面z x2 y2 程序如下 x 5 0 5 5 y x x y meshgrid x y z x 2 y 2 subplot 2 2 1 mesh x y z subplot 2 2 2 meshc x y z subplot 2 2 3 surf x y z subplot 2 2 4 surfc x y z 2 柱面的绘制 柱面采用 母线 旋转生成 母线 用向量r定义 旋转圆周上的分格线条数用n定义 默认值n 20 调用格式 x y z cylinder r n mesh x y z 例16 旋转图 2 球面的绘制 调用格式 x y z sphere r n mesh x y z 例17 绘一球面 3 动态图形 1 二维动态轨线图 调用格式 comet x y p 说明 平面曲线y y x 其中p为尾长参数 缺省值为0 1 例18 画二维动态图 程序如下 t pi pi 200 pi comet t tan sin t sin tan t 2 三维动态轨线图 程序如下 t 0 0 05 100 x t y sin t z sin 2 t comet3 x y z 4 统计图形绘制 1 条形图 bar x y 竖直条形图 其中x是横坐标向量 y是向量或矩阵barh x y 水平条形图bar3 x y 三维条形图bar3h x y 三维水平条形图 例19 画竖直条形图 程序如下 x 1 12 y 23 557657 584 332 11 2 bar x y 2 直方图 hist y m 在直角坐标系中建立直方图 其中y是向量 m是设置分段的个数rose y m 在极坐标系中建立直方图 例20 由函数randn产生具有正态分布的随机数来绘制直方图 程序如下 y1 randn 10000 1 hist y1 20