第三章Matlab 绘图与例题

1、第3章Matlab 绘图与例题 第一节一、一、基本绘图指令基本绘图指令plotplot机动 目录 上页 下页 返回 结束 Matlab二维曲线绘图 第3章 命令形式1：plot(y) 功能：画一条或多条折线图,y是数值向量 或数值矩阵。举例机动 目录 上页 下页 返回 结束 命令形式2：plot(x,y) 功能：画一条或多条折线图。举例1) 当x,y都是长度为n的数值向量时，plot(x,y)在坐标系顺序连接顶点(xi,yi)画出一条折线图2) 当x 长度为n的数值向量且y是nm的数值矩阵时，该命令用向量x分别与矩阵y的每一列匹配，在同一坐标系中画m条不同颜色的折线图3) 当x和y都是nm的数

2、值矩阵时， plot(x,y)分别用矩阵x的第i列与y的第i列匹配，在同一坐标系中画出m条不同颜色的折线图说明： 注：该命令可以用来画通常的函数f(x)图形，此时向量x常用命令x=a:h:b的形式获得函数在绘图区上的自变量点向量数据，对应的函数向量取值为y=f(x).步长h可以任意选，h越小曲线越光滑，但是步长太小，会增加计算量，运算速度要降低。例3.1 在同一坐标系中画出y=sinx和y=cosx的图形。 命令形式3：plot(x1,y1,property,x2,y2, property) 功能：画出多条曲线，并控制第i条曲线颜色与线型等。二、线型、定点标记、颜色图形元素设定图形元素设定机动

3、 目录 上页 下页 返回 结束 颜色标记线型b 蓝(默认) g 绿r 红c 青m 洋红y 黄k 黑无标记(默认). 点 上三角形o 圈 v 下三角形x 叉 右三角形+ 十字 左三角形* 星 p 五角形s 方块 h 六角形d 菱形- 实线(默认): 虚线-. 点划线- 划线例、在同一图形窗口画出不同颜色，线形的正、余弦图形三、 基本绘图控制参数常用作图指令常用作图指令机动 目录 上页 下页 返回 结束 清除图形窗口 clf 显示/不显示格栅 grid on/off 保留/释放现有图形 hold on/off 使用/不使用坐标框 box on/off 暂停直到击键盘 pause例3.2、利用hol

4、d指令在同一坐标系中画如下两参数曲线，参数曲线方程为：1212cossinsinsin2xtxtytyt满足02t 四、图形的标注机动 目录 上页 下页 返回 结束 （1 1） 图形标题标注 命令形式1：title(string) 功能：在当前图形的顶端加注文字 为图名 命令形式2：title(string,property,) 功能：在顶端加注string为图名，并定义其字体、 大小、标注角度。（2）坐标轴标注 命令形式：xlabel(string)/ylabel(string)功能：在当前图形的x轴/y轴旁加注文字内容。（3）图形标注 命令形式1： text(x,y,string) 功能：

5、适用于二维图形，在点(x,y)上加注文字。 命令形式2：gtext(string) 功能：在鼠标指定位置上标注。具体步骤：先利用鼠标定位，再在此位置加注文字。该指令不支持三维图形。（4）图例标注 命令形式1：legend(string1,string2,string3) 功能：对当前图进行图例标注。当在一幅图中出现多种曲线时，结合在绘制时的不同线性与颜色等特点，进行说明。例3-1-1、在同一坐标系中画出两个函数机动 目录 上页 下页 返回 结束 cos2 ,yx yx的图形，自变量范围为：22x ,及5个点；cos2yx为红色实线，函数yx为洋红色虚线；并加注标题、坐标轴，对图例进行标注。例3

6、-1b、根据下表（某海域观察到的海平面的年平均高度）数据绘制二位数据点图，并画出其折线图。年份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10海拔5.0 11.0 16.0 23.0 36.0 58.0 29.0 20.0 10.0 8.0五、一个图形窗口多个子图的绘制五、一个图形窗口多个子图的绘制机动 目录 上页 下页 返回 结束 命令形式1：subplot(m,n,i) 功能：把图形窗口分为mn个子图，并把第i个子图 当作当前图形窗口。 命令形式2：subplot(position,left bottem width height) 功能：在普通坐标系中创建新的坐标系，并且各个参数left bo

7、ttem width height在0到1之间取值。例3-1-2 在一个图形窗口，将上例分别作图。六、绘制数值函数二维曲线的指令六、绘制数值函数二维曲线的指令fplot机动 目录 上页 下页 返回 结束 命令形式： fplot(fun,xmin,xmax,tol,n,linespec.) 功能：画函数自变量在区间xmin,xmax的图像 说明：fun是函数名，可以是matlab已有的，也可以是自定义的M函数，还可以是字符串定义的函数； 定义x的取值区间；tol是相对误差，默认值为2e-3；n+1 绘图的最少点数；linespec是线型设置。例3-1-3、分别利用plot与fplot在区间-1，

8、1绘制曲线机动 目录 上页 下页 返回 结束 sin(1/ )yx的图像，并作比较。解：（1）用plotx=-1:.1:1;y=sin(1./x);plot(x,y)(2)用fplotfplot(sin(1./x),-1,1)思考：将上两个图作在同一个图形窗口中。七、绘制符号函数二维曲线的指令ezplot 命令形式：ezplot(F,xmin,xmax) 功能：F是符号函数并且只含有一个变量。如果区间 缺省，默认区间为-2pi,2pi例、绘制/223cos32tyet在0,4间的图形。解：syms tezplot(2/3*exp(-t/2)*cos(3/2*t),0,4*pi)注 目录 上页

9、下页 返回 结束 第二节 Matlab二维特殊图形 Matlab提供了许多其他的二维绘图指令，大大扩充了Matlab的曲线作图指令，可以满足用户的不同需要。绘制二维图形的指令绘制二维图形的指令函数名称功能函数名称功能barbarhbar3bar3hhistpiepie3fplotexplotgplotfill直方图垂直的直方图三维直方图垂直的三维直方图统计直方图饼图三维饼图数值函数二维曲线符号函数二维曲线绘拓扑图平面多边形填色loglogsemilogxsemilogypolarstairsstempcolorareaerrorbarquiverribbon双对数曲线x轴对数坐标曲线y轴对数坐

10、标曲线极坐标曲线阶梯图火柴棍图伪彩图面积图误差棒棒图矢量场图带状图机动 目录 上页 下页 返回 结束 解：解：x=1:5; subplot(2,3,1),bar(x),title(直方图) subplot(2,3,2),stairs(x),title(阶梯图) subplot(2,3,3),stem(x,rp),title(火柴棍图) subplot(2,3,4),pie(x),title(饼图） subplot(2,3,5),pie3(x),title(三维饼图) subplot(2,3,6),area(x),title(面积图)例例3.2.1、练习指令、练习指令bar,stairs,pie

11、,pie3,stem,area.第三节 Matlab空间曲线绘图( )( )( )xx tyy tzz t参数方程一、三维空间曲线命令plot3 命令格式1：plot3(x,y,z) 命令格式2：plot3(x,y,z,string) 命令格式3: plot3(x1,y1,z1,string1,x2,y2,z2,string2,)说明：当x,y,z为长度相同的向量时，plot3命令将绘得一条分别以向量x,y,z为x,y,z轴坐标值的空间曲线。String用来控制曲线的颜色、线形和数据点。命令格式3是在同一图形窗口画多条空间曲线。注 目录 上页 下页 返回 结束 例3.3.1 画出螺旋线sinc

12、osxtytzt(010 )t 与空间曲线cossin1xtytzt(0.51.5)t 二、坐标轴的控制二、坐标轴的控制机动 目录 上页 下页 返回 结束 在Matlab中可以利用指令axis来完成坐标轴的控制。axis(a,b,c,d) 设定二维图形坐标轴的范围axis(a,b,c,d,e,f) 设定三维图形坐标轴的范围axis off/on 不显示/显示坐标轴axis auto 将坐标轴的取值范围设为默认值axis xy 设定为笛卡尔坐标系axis ij 坐标原点设置在图形窗口的左上角，坐标轴i 垂直向下，j水平向右。axis equal 使坐标轴在三个方向上刻度增量相同axis squa

13、re 使坐标轴在三个方向上长度相同axis 返回表示当前图形坐标轴的范围第四节第四节 MatlabMatlab空间曲面绘图空间曲面绘图机动 目录 上页 下页 返回 结束 二元函数( , )zf x y的图形是三维空间曲面，函数图形在了解二元函数的特性上帮助很大。一、meshgrid命令在Matlab中总是假设函数 是定义 在矩形区域 上的。为了绘制三维曲面 ， Matlab把 分成m份，把 分成n份，这时区域D就被分成小矩形块。每个小矩形块有4个顶点（格点），连接4个顶点得到一个空间中的四边形片。所有这些四边形片就构成函数的( , )zf x y00,mnDxxyy0,mxx0,nyy机动 目

14、录 上页 下页 返回 结束 空间网格曲面。而函数meshgrid就用来生成xoy平面上的小矩形顶点坐标值的矩阵（格点矩阵）。函数meshgrid也适用于三元函数。meshgrid的调用形式 X,Y=meshgrid(x,y) 绘制二维图形时生成小矩形的格点 X,Y= meshgrid(x) 等价于X,Y=meshgrid(x,x) X,Y,Z=meshgrid(x,y,z)绘制三维图形生成小矩形的格点 X,Y,Z= meshgrid(x) 等价于X,Y,Z=meshgrid(x,x,x) 例1、已知向量x=1 2 3,y=4 7 9 0,生成它们对应的格点矩阵。注意：输出的X、Y都是4*3矩阵

15、，X的行向量都是向量x，Y的列向量都是向量y二、三维网格图命令mesh mesh(X,Y,Z) 生成网格曲面，X,Y,Z是同维数的矩阵 mesh(x,y,Z) x,y是向量，而Z是矩阵。等价于 mesh(Z) 若提供参数x,y,等价于mesh(x,y,Z),否 则默认 meshc 除了生成网格曲面，还在xoy面上生成等高线图 meshz 除了生成网格曲面,还在曲线下加上一个长方形台柱。, ( , )(, ,)X Ymeshgrid x ymesh X Y Z1: ,1:xn ymezmesh(z) 画网格图的简捷指令，z=f(x,y)是符号函数例例3.4.1、画出函数、画出函数机动 目录 上页

16、 下页 返回 结束 sin(sin )zxy在-3x,y3上的图形，以及函数222zxy在-10 x,y10上的图形。例3.4.2、分别用指令mesh,meshc,meshz画出函数2222sin()/zxyxy在-8 x,y8上的图形。三、三维表面图命令surf surf的调用格式与mesh相同，不同之处是surf绘的是曲面而不是网格。 三维表面图可以用shading命令修饰其显式形式。例3.4.3、通过画函数的图形来比较指令surf与mesh.223, 1,1zxyx y 例3.4.4、画平面z=0与2x-2y+z=5的图形。例3.4.5、用平行截面法讨论由方程构成的马鞍面形状。Matla

17、b还提供了waterfall(x,y,z)及contour3(x,y,z)等命令绘制三维图形。机动 目录 上页 下页 返回 结束 四、球面与柱面的表达（1）球面的表达 命令形式：sphere(n) 功能：绘制一个单位球面，且球面上分格线条数为n. 命令形式2：x,y,z=sphere(n) 功能：x,y,z是返回的(n+1)(n+1)矩阵，且surf(x,y,z)正好为单位球面。例3.4.6、画函数2221xyz与2224xyz的图形。（2）柱面的表达 命令形式1：cylinder(r,n) 功能：绘制柱面，且柱面上分格线条数为n. 命令形式2：x,y,z=cylinder(n) 功能：x,y

18、,z是返回的(n+1)(n+1)矩阵，且surf(x,y,z)正好为柱面。例3.4.7、画柱面221xy与旋转曲面。注：该命令中，柱面的轴线为z轴，r表示柱面的母线。机动 目录 上页 下页 返回 结束 五、色彩控制五、色彩控制1、colormap 命令形式1：colormap(R,G,B) 功能：用单色绘图，(R,G,B代表一个方案，R红色，G绿色，B蓝色，且R,G,B必须在0 1区间内. 命令形式2： colormap（T） 功能：T是m3色图矩阵，用多种颜色绘图。机动 目录 上页 下页 返回 结束 常用色图名称及产生函数色图名称产生函数蓝色调灰色图青红浓淡色图线性纯铜色图红白兰黑交错图线性灰度色图黑红