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1、1 MATLAB的作图功能 4 1实验目的 MATLAB不仅具有强大的矩阵运算功能 而且具有强大的图形表达功能 它不仅可以绘制一般的二维 三维图形 如线图 条形图 散点图 直方图 误差图等 还可以绘制工程特性较强的特殊图形 本实验的目的是学会用MATLAB软件进行一般图形的绘制 4 2实验内容 1 二维图形的绘制 MATLAB绘图命令比较多 下面选编一些常用命令 并简单说明其作用 2 1 二维绘图函数 2 基本线型和颜色 3 3 二维绘图工具 4 axis命令 4 5 linspace创建数组命令 调用格式为 x linspace x1 x2 n 创建了x1到x2之间有n个数据的数组 6 pl
2、ot的常用调用格式 1 plot x y 以向量x y对应点为坐标点用直线依次连接绘制的曲线 2 plot x1 y1 x2 y2 对每对x y同时绘制曲线 例1画出y sinx在 解输入命令 x linspace 0 2 pi 30 y sin x plot x y 结果见图4 1 5 如果将区间5等分 操作如下 x linspace 0 2 pi 6 y sin x plot x y 结果见图4 2 例2在同一坐标系中作出两曲线y sinx和y cosx在 解输入命令 x 0 2 pi 30 2 pi y1 sin x y2 cos x 6 plot x y1 x y2 结果见图4 3 或
3、者 x 0 2 pi 30 2 pi y sin x cos x plot x y 3 plot x y s 当x y是同维向量时 绘出以向量x和y元素分别为横 纵坐标的用直线依次相连的曲线 命令s是可选参数 用来绘制曲线的颜色 线型 数据点形状等 如s y o表示曲线为黄色 点线及曲线上每个数据点用小圆圈标出 当只指定数据点图标时 数据点将不连成线 而只化出一个个孤立的数据点 不选则用MATLAB设定的默认值 7 4 plot x1 y1 s1 x2 y2 s2 每三项为一组 绘制多条曲线 用法同前面的约定 例3在同一坐标系中作出两曲线y sinx和y cosx在 点为星号 要求曲线y co
4、sx为蓝色虚线 且数据点为圆圈 要求曲线y sinx为黑色实线 且数据 解输入命令 x 0 2 pi 15 2 pi y1 sin x y2 cos x plot x y1 k x y2 b o 结果见图4 4 8 例4在同一坐标系中作出两曲线y sinx和y cosx在 并给适当的标注 解输入命令 x 0 2 pi 30 2 pi y sin x cos x plot x y grid xlabel x轴 ylabel y轴 title 正弦和余弦曲线 gtext y sinx gtext y cosx 结果见图4 5 9 例5在同一坐标系中作出4条曲线y sinx y cosx 在 要求曲
5、线分别用虚实线表示 并注明 曲线名称及适当的标注 解输入命令 x 0 0 1 2 pi y1 sin x y2 cos x y3 0 2 exp 0 1 x sin 0 5 x y4 0 2 exp 0 1 x cos 0 5 x plot x y1 k x y2 k x y3 k x y4 k title 4条平面曲线 gtext y sinx gtext y cosx 10 gtext y 0 2exp 0 1x sin 0 5x gtext y 0 2exp 0 1x cos 0 5x 结果见图4 6 11 5 subplot m n p 可在同一个图形窗口中画出不同的图形 用法见下例
6、例6 解输入命令 x linspace 0 2 pi 30 y sin x z cos x u 2 sin x cos x v sin x cos x subplot 2 2 1 plot x y title y sinx subplot 2 2 2 plot x z title y cosx subplot 2 2 3 plot x u title y 2sinxcosx subplot 2 2 4 plot x v title y sinx cosx 结果见图4 7 12 13 7 函数曲线绘图 格式 1 fplot f limts 在指定的范围limits内画出函数f的一元函数图形 其中
7、limits是一个指定x轴范围的向量 xmin xmax 或者是x轴和y轴的范围的向量 xmin xmax ymin ymax 2 fplot f limts Linspec 用linspec参数指定的线型绘图 例7画出y sin3x在 解输入命令 fplot sin 3 x 0 2 pi xlabel x轴 ylabel y轴 14 title y sin3x图形 结果见图4 8 15 例8在同一坐标系中作出四条曲线y sinx y cosx 在 及适当的标注 并注明曲线名称 解输入命令 fplot sin x cos x x 2 0 pi pi 1 1 xlabel x轴 ylabel y
8、轴 title 4条平面曲线 gtext y sinx gtext y cosx gtext y x 2 结果见图4 9 16 8 给平面曲线围成的图形填色 格式 fill X Y s 将 x 1 y 1 x 2 y 2 x n y n x 1 y 1 围成的封闭曲线填成 s 颜色 例9画出y sinx和y cosx在 上围成的区域图 解输入命令 fplot sin x cos x 0 0 2 pi 1 1 holdon 保持当前图形 x1 pi 4 pi 60 5 pi 4 x2 5 pi 4 pi 60 pi 4 u11 sin x1 u22 cos x2 17 fill x1 x2 u1
9、1 u22 k xlabel x轴 ylabel y轴 title 曲线围成的区域 gtext y sinx gtext y cosx 结果见图4 10 18 例10画出 解输入命令 fplot x 2 2 x 2 0 3 5 3 5 holdon x1 1 0 01 2 y1 x1 2 x2 2 0 01 1 y2 2 x2 2 fill x1 x2 y1 y2 k xlabel x轴 ylabel y轴 title 曲线围成的区域 gtext y x 2 gtext y 2 x 2 结果见图4 11 19 9 polar命令可绘制极坐标图形 例11 x 0 0 1 2 pi r 3 1 c
10、os x polar x r 结果见图4 12 20 10 隐函数和参数方程画图 调用格式 ezplot f xmin xmax ymin ymax 表示在区间xmin x xmax和ymin y ymax绘制隐函数f x y 0的函数图 ezplot x y tmin tmax 表示在区间tmin t tmax绘制参数方程x x t y y t 的函数图 例12 21 1 解输入命令 ezplot cos t 3 sin t 3 0 2 pi 结果见图4 13 a 22 2 解输入命令 ezplot 1 sin t 2 cos 4 t cos t 1 sin t 2 cos 4 t sin
11、t 0 2 pi 结果见图4 13 b 23 例13 解输入命令 ezplot x 2 y 2 2 9 x 2 y 2 4 4 2 2 结果见图4 14 24 11 散点图的绘制 格式scatter X Y S C 在向量X和Y的指定位置显示彩色圈 X和Y必须大小相同 S确定标记的大小 若S为标量 则所有标记绘成一样大小 C为颜色字符串 例14已知某函数的离散值为 画出函数离散点的图形 解输入命令 x 0 51 01 52 02 53 03 14 04 45 0 y 1 752 453 814 807 008 607 56 35 44 6 scatter x y 5 b 25 结果见图4 15
12、 26 12 平面等值线图 格式contour x y z n s 绘制n个等值线的二维等值线图 其中s为等值线的线型和颜色 给水平数为i的单条等值线时 使用命令contour Z ii 用clabel函数在等值线图中进行标记 例15在范围 2 x 2 2 y 3内绘 的等值线图 解输入命令 X Y meshgrid 2 0 2 2 2 0 2 3 Z X exp X 2 Y 2 contour X Y Z 结果见图4 16 27 若要画出具有17条黑色长虚线的等值线 则命令 contour X Y Z 17 k xlabel x轴 ylabel y轴 title 等值线图 结果见图4 17
13、28 若对等值线进行标记则用命令 C h contour X Y Z clabel C h colormapcool 结果见图4 18 29 若求高度超过0 1的区域 则用命令 contour Z 0 10 1 k grid 结果见图4 19 30 31 2 三维曲线图的绘制 MATLAB软件提供绘制曲线的指令是plot3 它的使用格式与plot完全相似 具体使用格式为 1 plot3 x y z s 当x y z是同维向量时 绘出以向量x y和z元素分别为横 纵 竖坐标的用直线依次相连的曲线 命令s是可选参数 用来绘制曲线的颜色 线型 数据点形状等 2 plot3 x1 y1 z1 s1 x
14、2 y2 z2 s2 每四项为一组 绘制多条曲线 用法同前面的约定 32 例16画出下列空间曲线图 1 螺旋线 解 1 输入命令 t 0 0 1 10 pi x 2 cos t y 2 sin t z 0 5 t plot3 x y z b xlabel x轴 ylabel y轴 zlabel z轴 gridon 结果见图4 20 a 33 2 宝石项链曲线 2 输入命令 t 0 0 05 2 pi x 2 cos t y 2 sin t z cos 2 t plot3 x y z b x y z rx x y z yo boxon 图形装在盒子中 结果见图4 20 b 34 例17在同一坐标
15、系中画出两三维曲线图 解输入命令 t 0 0 05 50 x 2 cos t y 2 sin t z t plot3 x y z b holdon x1 t y1 t z1 t 2 plot3 x1 y1 z1 x k axis 2 2 2 2 0 50 xlabel x轴 ylabel y轴 35 zlabel z轴 gridon 结果见图4 21 36 3 三维网格图和曲面图的绘制 在绘制网格图时 最常用的有下面几种调用格式 1 X Y meshgrid x y 用向量x和y的分量产生 格点 矩阵 2 mesh X Y Z 由X Y Z对应点连成的三维网格曲面 3 meshz X Y Z
16、带有底座的由X Y Z对应点连成的三维网格曲面 4 meshc X Y Z 带有等高线的由X Y Z对应点连成的三维网格曲面 5 surf X Y z 由X Y Z对应点绘制的曲面图 37 例18 解画三维网格曲面输入命令 x 7 5 0 5 7 5 y x X Y meshgrid x y R sqrt X 2 Y 2 eps Z sin R R mesh X Y Z 结果见图4 22 38 例19 解画三维网格曲面输入命令 x 8 8 y 8 8 X Y meshgrid x y Z X 2 4 2 Y 2 5 2 mesh X Y Z 结果见图4 23 a 39 画带底座的三维网格曲面输入命令 x 8 8 y 8 8 X Y meshgrid x y Z X 2 4 2 Y 2 5 2 meshz X Y Z 结果见图4 23 b 40 画带等高线的三维网格曲面输入命令 x 8 8 y 8 8 X Y meshgrid x y Z X 2 4 2 Y 2 5 2 meshc X Y Z 结果见图4 23 c 41 例20 解 1 画带等高线的三维网格点图 x 10 0 1 10
