MATLAB绘图PPT课件

.,1,MATLAB绘图,1MATLAB二维曲线绘图1.1基本绘图指令1.plot(Y)功能:画一条或多条折线图.,例4-1运行下列命令Y=2,3,5,6;8,5,7,4;4,5,6,7plot(Y),.,2,(2)plot(X,Y)功能:画一条或几条折线图,X,Y可以是向量或矩阵.例4-2在-,上,绘制y=sinx的图形.解:MATLAB命令为x=-pi:pi/50:pi;y=sin(x);plot(x,y),gridon,.,3,例4-3画出椭圆的曲线图.,解:椭圆的参数方程为x=5costy=9sint,(0t2)MATLAB命令为:t=0:pi/50:2*pi;x=5*cos(t);y=9*sin(t);plot(x,y),gridon,.,4,例4-4绘制两条曲线的图形.,解:MATLAB命令为：x=-2*pi:pi/50:2*pi;y=sin(x+3);exp(sin(x);plot(x,y),gridon,.,5,(3)plot(X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3,)功能：在同一图形窗口画出多条折线或曲线。,例4-5在同一图形窗口画出三个函数y=2x,y=cosx,y=sinx的图形，-3x3.,解：MATLAB命令为x=-3:0.1:3;y1=2*x;y2=cos(x);y3=sin(x);plot(x,y1,*,x,y2,P,x,y3)legend(2*x,cos(x),sin(x),.,6,2.loglog函数,例4-6绘制函数y=ex双轴对数图形.,解:x=1:10y=exp(x)loglog(x,y),3.单轴对数图形函数semilogx和semilogy,例4-7绘制函数y=ex的单轴对数图形,其中纵轴采用对数坐标,横轴采用线性坐标.,解:x=1:10y=exp(x)semilogy(x,y),.,7,双坐标轴函数plotyy,例4-8利用plotyy来绘制多轴标度图形.,解:x=0:0.01:20;y1=200*exp(-0.5*x).*sin(x);y2=0.8*exp(-0.5*x).*sin(10*x);ax,h1,h2=plotyy(x,y1,x,y2);set(get(ax(1),ylabel),string,慢衰减)set(get(ax(2),ylabel),string,快衰减)xlabel(时间)title(不同衰减速度对比),.,8,1.2基本绘图控制参数,(1)图形窗口figure命令格式:figure;figure(n);,(2)清除图形窗口clf,(3)控制分隔线gridgridon(使用网格线);gridoff(取消分隔线);,(4)图形的重叠绘制hold(on|off),(5)取点指令ginput;ginput(n),.,9,例4-9利用hold指令,grid指令在同一坐标系中画出为两条曲线.y=cosx,y=sinx0x2,解:x=0:pi/50:2*pi;y1=cos(x);y2=sin(x);plot(x,y1,b*)holdon,plot(x,y2,r.),gridon,.,10,1.3坐标轴的控制,P43,1.4线条属性,格式:plot(x,y,LineSpec,PropertyName,PropertyValue,.),其中:LineSpec是指线条的如下三个属性:线型,标记类型及颜色,并用一个字符串来完成.如plot(x,y,-db),1)颜色控制表4-1y-黄色m-洋红c-青色r-红色g-绿色b-蓝色w-白色k-黑色,.,11,2)标记类型,表4-2标记类型,.,12,3)线型,表4-3线型控制表,.,13,4)标记类型控制表,线条宽度：linewidth(单位为像素)标记大小：markersize(单位为像素)标记面填充颜色：markerfacecolor(见表4-1)标记周边颜色：markeredgecolor(见表4-1),例4-10绘制函数y=cos2t的图像，并定义线条的属性。,解MATLAB命令为：t=0:pi/25:2*pi;plot(t,cos(2*t),-mo,linewidth,2,markeredgecolor,k,markerfacecolor,0.4910.63,markersize,10),.,14,1.5图形的标注,1.图名标注(在figure中),1)Insert-Title2)Tools-EditPlot在图形内双击空白区3)使用title函数标注图名title(string)title(.,PropertyName,PropertyValue,.),2.坐标轴标注,xlabel(string)xlabel(fname)xlabel(.,PropertyName,PropertyValue,.)ylabel,zlabel与xlabel相同,.,15,3.图形标注,text(x,y,string)text(x,y,z,string)text(.PropertyName,PropertyValue,.),gtext(string)在鼠标指定位置上标注,图例标注,菜单Insert-legend命令legend(string1,string2,.),.,16,1.6一个图形窗口多个子图的绘制,subplot(m,n,i)把图形窗口分为m*n个子图，并在第i个子图中画图,例4-11在同一坐标系中画出两个函数，y=cos2x,y=sinxsin6x的图形，自变量的范围为0x,函数y=cos2x用红色星号,函数y=sinxsin6x用蓝色实线，并加图名、坐标轴、图形、图例标注,解MATLAB命令为：x=0:pi/50:pi;y1=cos(2*x);y2=sin(x).*sin(6*x);plot(x,y1,r*,x,y2,b-),gridontitle(曲线y1=cos(2x)曲线y2=sin(x)sin(6x)xlabel(x轴),ylabel(y轴)gtext(y1=cos(2x),gtext(y2=sin(x)sin(6x)legend(y1=cos(2x),y2=sin(x)sin(6x),.,17,例4-12演示subplot指令对图形窗口的分割,解MATLAB命令为:clf;x=-2:0.2:2;y1=x+sin(x);y2=sin(x)./x;y3=x.2;subplot(2,2,1),plot(x,y1,m.),gridon,title(y=x+sinx)subplot(2,2,2),plot(x,y2,rp),gridon,title(y=sinx/x)subplot(position,0.2,0.05,0.6,0.45),plot(x,y3),gridon,text(0.3,2.3,x2),.,18,1.7绘制数值函数二维曲线的指令fplot,fplot的格式:fplot(fun,limits,tol,linespec),说明:fun是函数名,可以是函数串及自定义函数;limits是坐标轴的取值范围;tol是相对误差,默认值为2e-3;linespec是线型,颜色和数据点等设置.,例4-13分别利用指令plot和fplot绘制y=cos(1/x)在区间-1,1的图像,并作比较.,解(1)用plot画图,MATLAB命令为:x=-1:0.1:1;y=cos(1./x)plot(x,y),.,19,(2)用fplot画图,MATLAB命令为:fplot(cos(1./x),-1,1),1.8绘制符号函数二维曲线的指令ezplot,ezplot的格式:ezplot(F,xmin,xmax),说明:F可以是字符串表达式,符号函数,内联函数,但是所有函数都只能是一元函数.如果区间xmin,xmax缺省,为-2,2.,例4-14绘制在区间0,4pi上的图形.,解MATLAB命令为:symstezplot(2/3*exp(-t/2)*cos(3/2*t),0,4*pi),.,20,2MATLAB二维特殊图形,2.1条形图用bar和barh分别绘制二维垂直条形图和二维水平条开形图.1)bar(Y)若Y为向量,则分别显示每个分量的高度,横坐标为1到length(Y);若Y为矩阵,则把Y分解成行向量,再分别画出,横坐标为矩阵的行数.2)bar(X,Y)在指定的横坐标X上画出Y.3)bar(X,Y,width)width为同一组内图形的间距,默认值为0.8.4)bar(X,Y,style)style有两种模式,group模式,若Y为n*m矩阵,则bar显示n组,每一组有m个垂直条形的条形图;stack模式,对Y的每一个行向量显示在一个条形图中,条形图的高度为该行向量的分量的和.,.,21,例4-15使用bar和barh绘图,解MATLAB命令为:y=rand(6,4)*8;subplot(2,2,1),bar(y,group),title(group)subplot(2,2,2),bar(y,stack),title(stack)subplot(2,2,3),barh(y,stack),title(stack)subplot(2,2,4),bar(y,1.6),title(group),其它特殊绘图略(见教科书),.,22,3三维曲线绘图,plot3(X,Y,Z,String)plot3(X1,Y1,Z1,String1,X2,Y2,Z2,String1,),空间曲线的参数方程为x=x(t),y=y(t),z=z(t),t为参数。,例4-22绘制三维曲线的图象：,解MATLAB命令为:t=0:pi/10:20*pi;x=t.*sin(t);y=t.*cos(t);z=t;plot3(x,y,z),.,23,例4-23在同一坐标下绘制如下两个函数的图象：,与,解MATLAB命令为:t=linspace(0,10*pi,1001);plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t,t.*sin(t),t.*cos(t),-t),.,24,例4-24使用plot3绘制三维螺线，并用红色星号画出。,解MATLAB命令为:t=0:pi/50:10*pi;plot3(sin(t),cos(t),t,r*);gridon;axissquare,.,25,4三维曲面绘图,1meshgrid命令,二元函数z=f(x,y)的图形是三维空间曲面,MATLAB把函数z=f(x,y)定义在矩形区域D=x0,xmy0,yn上,区域D分成mn个小矩形块.每个小矩形有4个顶点(xi,yi,f(xi,yi),连接4个顶点得到一个空间中的四边形片,所有这些四边形片构成函数的空间网格曲面.用函数meshgrid生成xy平面上的小矩形顶点坐标值的矩阵,也称为格点矩阵,Meshgrid的调用格式:X,Y=meshgrid(x,y)绘制二维图形时生成的小矩形的格点.X,Y=meshgrid(x)等价于X,Y=meshgrid(x,x).X,Y,Z=meshgrid(x,y,z)绘制三维图形时生成的空间曲面的格点.X,Y,Z=meshgrid(x)等价于X,Y,Z=meshgrid(x,x,x),说明:x是区间x0,xm上分划点组成的向量,而y是区间y0,ym上分划点组成的向量.输出向量X和Y都是mn矩阵,而矩阵X的行向量都是x,矩阵Y的列向量都是y.,.,26,例4-25已知向量x=1,23,y=4,7,9,0,生成它们对应的格点矩阵.,解MATLAB命令为:x=123;y=4790;X,Y=meshgrid(x,y),利用函数meshgrid生成格点矩阵,然后求出各格点对应的函数值,就可以利用mesh和surf命令分别生成空间的网格曲面和表面曲面.,2三维网格命令mesh,Mesh调用格式;mesh(X,Y,Z),用来绘制一个网格图，图像的颜色由Z确定。X，Y，Z可以是同维的矩阵，也可以是向量，如果X，Y为向量，必需满足：length(X)=n,length(Y)=m,其中m,n=size(Z).mesh的其它调用格式见P60。,.,27,例4-26画出函数z=x2+y2在-3x,y3上的图形，以及函数z=x2-2y2在-10x,y10上的图形。,解MATLAB命令为:%函数z=x2+y2t1=-3:0.1:3;x1,y1=meshgrid(t1);z1=x1.2+y1.2;subplot(1,2,1),mesh(x1,y1,z1),title(x2+y2)%马鞍面z=x2-2y2t2=-10:0.1:10;x2,y2=meshgrid(t2);z2=x2.2-2*y2.2;subplot(1,2,2),mesh(x2,y2,z2),title(马鞍面),.,28,例4-27分别用指令mesh,meshc,meshz画出在-8x,y8上的图形。,解MATLAB命令为:%函数t=-8:0.1:8;x,y=meshgrid(t);r=sqrt(x.2+y.2)+eps;z=sin(r)./r;subplot(1,3,1),meshc(x,y,z)title(meshc),axis(-88-88-0.50.8)subplot(1,3,2),meshz(x,y,z)title(meshz),axis(-88-88-0.50.8)subplot(1,3,3),mesh(x,y,z)title(mesh),axis(-88-88-0.50.8),.,29,2三维表面命令surf,用法同mesh命令,例4-28画出函数，-2x,y2的图像，比较指令surf与mesh.,解MATLAB命令为:%用mesh完成：t=-2:0.1:2;x,y=meshgrid(t);z=x.*exp(-x.2-y.2);mesh(x,y,z)%用surf完成：t=-2:0.1:2;x,y=meshgrid(t);z=x.*exp(-x.2-y.2);surf(x,y,z),.,30,例4-29画出函数z=x2+y2，-1x,y1的图像，比较指令surf与mesh.,解MATLAB命令为:t=-1:0.1:1;x,y=meshgrid(t);z=x.2+y.2;subplot(1,2,1),mesh(x,y,z),title(网格图)subplot(1,2,2),surf(x,y,z),title(表面图),例4-30用平行截线法讨论由方程构成的马鞍面形状。,解MATLAB命令为:%马鞍面t=-10:0.1:10;x,y=meshgrid(t);z1=(x.2-2*y.2)+eps;subplot(1,3,1),mesh(x,y,z1),title(马鞍面)%平面a=input(a=(-50a50);z2=a*ones(size(x);subplot(1,3,2),mesh(x,y,z2),title(平面)%交线plot3r0=abs(z1-z2)=1;zz=r0.*z2;yy=r0.*y;xx=r0.*x;subplot(1,3,3),plot3(xx(r0=0),yy(r0=0),zz(r0=0),x),title(交线),.,31,4绘制球面和柱面,绘制球面sphere(n)绘制一个单位球面,且球面上分格线条数为n.x,y,z=shpere(n),x,y,z是返回的(n+1)*(n+1)矩阵,且surf(x,y,z)为单位球面.,例4-31画函数x2+y2+z2=1与x2+y2+z2=4的图形.,解MATLAB命令为:%半径为1的球面v=-22-22-22;subplot(121),shpere(30),title(半径为1的球面),axis(v)%半径为2的球面x,y,z=spere(30);subplot(122),surf(2*x,2*y,2*z),title(半径为2的球面),axis(v),.,32,2.绘制柱面,cylinder生成单位柱面x,y,z=cylinder返回半径为1的柱面x,y,z的坐标,然后用surf,mesh绘图.x,y,z=cylinder(r,n)返回用r定义周长曲线的柱面x,y,z的坐标,且柱面上格线条数为n.,解MATLAB命令为:subplot(121),cylinder,%默认的柱面t=-pi:pi/10:pi;X,Y,Z=cylinder(1+sin(t);%改变柱面半径subplot(122)surf(X,Y,Z)axisequare,例4-32画柱面与改变柱面半径的图形.,.,33,5三维图形的控制命令,5.1视角控制命令view,从不同的位置和角度观察图形命令view:,view(az,el)设置查看三维图形的三个角度,其中az为水平方位角,从Y轴负方向开始,以逆时针方向旋转为正;el为垂直方位角,以向Z轴方向的旋转为正,向Z轴负方向的旋转为负.view(x,y,z)在笛卡尔坐标系下的视角.view(2)设置默认的二维视角,此时az=0,el=90.view(3)设置默认的三维视角,此时az=-37.5,el=30.,例4-33绘制函数,并从不同的角度观察图形.,解MATLAB命令为:,t=-2:0.1:2;x,y=meshgrid(t);z=x.*exp(-x.2-y.2);subplot(221),surf(x,y,z)view(3),subplot(222),surf(x,y,z)view(30,30)subplot(223),surf(x,y,z)view(30,0)subplot(224),surf(x,y,z)view(-120,30),.,34,5.2旋转控制命令rotate,rotate(h,direction,alpha)该命令将图形绕方向旋转一个角度.其中参数h表示被旋转的对象参数direction设置有两种方法：球坐标法，设置为theta,phi,其单位为度；直角坐标法，即x,y,z.参数alpha是按右手法旋转的角度,例4-34利用rotate,从不同的角度查看函数,解MATLAB命令为:,t=-2:0.1:2;x,y=meshgrid(t);z=x.*exp(-x.2-y.2);h=surf(z)rotate(h,-2,-2,0,30,2,2,0)colormapcool,说明:使用view旋转的是坐标轴,使用rotate旋转的是图形,轴不变.而命令rotate3d可使用户手动旋转图形.,例4-35利用rotate3d调整函数peaks的视角.,解MATLAB命令为:,surf(peaks(40);rotate3d;,.,35,5.3背景颜色控制命令colordef,colordefwhite将图形的背景色设置为白色.colordefblack将图形的背景色设置为黑色.colordefblack将图形的背景和图形窗口设置为默认色.colordef(fig,color_option)将图形句柄fig图形的背景色设置为由color_option指定的颜色.,例4-36为peaks函数设置不同的背景颜色.,解MATLAB命令为:subplot(131),colordefnone;surf(peaks(35);subplot(132),colordefblack;surf(peaks(35);subplot(133),colordefwhite;surf(peaks(35);,.,36,5.4图形颜色控制命令colormap,colormap(R,G,B其中R,G,B代表一种颜色配色方案,见P71-表4-5.colormap(CM)其中CM代表系统预定义的色图矩阵,见P71-表4-6,例4-37绘制peaks的图形,设置图形的颜色.,解MATLAB命令为:surf