1、第三章第三章 matlab图形功能图形功能 绘图原理是描点法；绘图原理是描点法；一、二维图形一、二维图形1plot函数函数给定图形上的给定图形上的n个数据点的个数据点的x坐标与坐标与y坐标，坐标，格式：格式：plot(x,y) 或或plot(x,y,S) 用用字符串字符串S设置曲线的颜色、线形和点的形状。设置曲线的颜色、线形和点的形状。,21nxxxx ,21nyyyy 将这将这n个点依次连接起来构成折线。个点依次连接起来构成折线。颜颜 色色线线 型型点点 型型r红色红色实线实线p五角星五角星k黑色黑色 虚线虚线h六边形六边形b蓝色蓝色.点划线点划线xX形形g绿色绿色：点线点线o圆圈圆圈y黄色
2、黄色*m洋红洋红.点点w白色白色d菱形菱形字符串字符串S所设定的颜色、线形状和点的形状：所设定的颜色、线形状和点的形状：控制方法：控制方法：plot(x,y, 颜色颜色 线型线型 点型点型)例例3.1 作出作出 的图形的图形xxy2cossin clear,clcx=0:pi/20:2*pi;y=sin(x).*cos(x).2;plot(x,y)figure(2)plot(x,y,r-p)figure(3)plot(x,y,m:h,linewidth,2) %洋红洋红,点线点线,六边形六边形 2. subplot函数函数 格式：格式：subplot(m,n,p)将将图形窗口分成图形窗口分成m
3、n个坐标窗口，个坐标窗口， 并打开第并打开第p个窗口供图形操作。个窗口供图形操作。,cossin2xxy 例例3.2 将图形窗口将图形窗口分成分成3个坐标窗口个坐标窗口,分别绘制曲线分别绘制曲线,sin xeyx 1 12 22 22 2 yx subplot(3,1,1) x=0:pi/20:2*pi; y=sin(x).*cos(x).2; plot(x,y,k-*) subplot(3,1,2) y=exp(x).*sin(x); plot(x,y,b-o) subplot(3,1,3) x1=cos(x); y1=1/sqrt(2)*sin(x); plot(x1,y1,m:p) ax
4、is equal3多重线多重线（在同一个画面上画多条曲线）（在同一个画面上画多条曲线） 例例3.3 在一个画面上画出在一个画面上画出y=sin(x)与与y=cos(x)的图形的图形多重线还可以用多重线还可以用hold on, hold off来控制完成来控制完成 方法一：方法一： x=0:pi/15:2*pi; y1=sin(x); y2=cos(x); plot(x,y1,b:*,x,y2,r-.p)方法二：方法二：x=0:pi/15:2*pi;y1=sin(x);plot(x,y1, b:*)hold ony2=cos(x);plot(x,y2, r:p)hold off图形窗口的控制图形
5、窗口的控制 Toolsedit plotshow property editor01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81例例3.4 在同一坐标窗口绘制曲线族在同一坐标窗口绘制曲线族xxyncossin (n=1,2,3,4,5,6) x=0:pi/40:2*pi; y=sin(x).*cos(x); plot(x,y,linewidth,2.5) colors=rkgmy; hold on for k=1:5 y=y.*cos(x); plot(x,y,colors(k),linewidth,2.5) end title(y=sin(x)*(cos(x)
6、n) %加标题加标题 legend(n=1,n=2,n=3,n=4,n=5,n=6) %加图例加图例01234567-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.5y=sin(x)*(cos(x)n n=1n=2n=3n=4n=5n=64.图形的控制图形的控制grid命令在图形上加网格；命令在图形上加网格；xlabel( x轴轴) %在在x轴加标记；轴加标记；ylabel( y轴轴) %在在y轴加标记；轴加标记； title ( 正弦、余弦曲线正弦、余弦曲线) %给图形加标题；给图形加标题；text(x0,y0, 字符串字符串) %在图上在图上(x0,y0)处加上字符串
7、；处加上字符串；gtext %用鼠标控制在图形上加字符串。用鼠标控制在图形上加字符串。axis(xmin xmax ymin ymax) % 确定确定x，y轴的范围；轴的范围；axis equal %设定设定x轴轴y轴单位相同；轴单位相同；axis square %设定图框成方形；设定图框成方形；axis off %清除坐标刻度。清除坐标刻度。4.数学函数的简易作图数学函数的简易作图ezplot函数函数: 适用于绘制参数曲线和隐函数确定的适用于绘制参数曲线和隐函数确定的曲线。调用格式为曲线。调用格式为(1)ezplot(x)fun,a,b) %绘制显函数曲线绘制显函数曲线 (2)ezplot(
8、x,y)fun,xmin,xmax,ymin,ymax) %绘制隐函数曲线绘制隐函数曲线(3)ezplot(x)fun1,fun2)%绘制参数绘制参数方程方程曲线曲线 例例3.5 作出下列函数的图形作出下列函数的图形xy3cos )1( 1 )2(44 yx )3(ttxsin tycos1 4 ,2 tezplot(x)cos(x).3)figure(2)ezplot(x,y)(x.4+y.4-1),-1.2,1.2,-1.2,1.2)grid onfigure(3)ezplot(t)(t-sin(t),(t)(1-cos(t),-2*pi,4*pi)grid onfplot函数：函数：fp
9、lot(fun,a,b,S) 数值数值a,b界定绘图区间，字符串界定绘图区间，字符串S设定曲线颜色和线形设定曲线颜色和线形fplot(sin,-pi/2,3*pi,r-)-10123456789-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.815. 极坐标作图极坐标作图 作图函数作图函数polar(t,r) t为极角，为极角，r为极半径。为极半径。 例例3.6 下列极坐标曲线图下列极坐标曲线图)cos1(2)1( r 2cos)2(r clear,clc t=0:pi/50:2*pi; r1=2*(1+cos(t); polar(t,r1,r) title(r=2(1+cost)
10、 r2=cos(2*t); figure(2) polar(t,r2,b) title(r=cos(2t) figure(3) t1=-pi/4:pi/50:pi/4,pi-pi/4:pi/50:pi+pi/4; r2=cos(2*t1); title(r=cos(2t) polar(t1,r2,m) title(r=cos(2t)二、三维图形二、三维图形（一）（一）空间曲线作图空间曲线作图 空间曲线作图空间曲线作图命令：命令：plot3(x,y,z,S) 其中其中x,y,z是同阶向量是同阶向量（曲线上的点列坐标）（曲线上的点列坐标）， S是字符串，用于设置曲线的颜色、线形和点。是字符串，用于
11、设置曲线的颜色、线形和点。 例例3.7 作曲线图作曲线图:ttx2cossin tty2sincos )2(ttz t=0:pi/50:2*pi; x=sin(t).*cos(t).2; y=cos(t).*sin(t).2; z=t.*(2*pi-t); plot3(x,y,z,r-*) grid on（二）曲面作图（二）曲面作图原理：原理：matlab的曲面作图是对参数方程的曲面作图是对参数方程 ),(),(),(stzzstyystxx设计设计的的。在数值处理中，通过对参数的离散在数值处理中，通过对参数的离散点点,21btttam dssscn 21得到自变量的网格剖分得到自变量的网格剖
12、分，形成网格点，形成网格点。网格数据点的产生网格数据点的产生 用用meshgrid命令命令 格式：格式： meshgrid(x,y) t=-5:0.5:5; s=t; S,T=meshgrid(s,t); plot(S,T,.)-5-4-3-2-1012345-5-4-3-2-1012345求出网格数据点求出网格数据点(S,T)处处 (X,Y,Z)的值的值然后执行命令：然后执行命令： mesh(X,Y,Z)或或surf(X,Y,Z) meshc(X,Y,Z)与与surfc(X,Y,Z)分别为带等高线的网格曲面和阴影曲面图。分别为带等高线的网格曲面和阴影曲面图。例例3.8 作曲面作曲面z=f(x
13、,y)的图形的图形11sin2222 yxyxz5 57 75 57 75 57 75 57 7.,. yx clear,clc x=-7.5:0.5:7.5;y=x; X,Y=meshgrid(x,y); R=sqrt(X.2+Y.2+1); Z=sin(R)./R; mesh(X,Y,Z) figure(2) surf(X,Y,Z)例例3.9 画抛物柱面画抛物柱面 y=2x2 的图形的图形 clc,clear x=-1:0.1:1; z=0:0.1:2; X,Z=meshgrid(x,z); Y=2*X.2; surf(X,Y,Z) axis equal figure(2) surf(X,
14、Y,Z) view(-37.5+180,30) axis equal例例3.10 画圆柱面画圆柱面 x2 + y2 =9的图形的图形clear,clct=0:pi/50:2*pi;s=0:0.1:4;T,S=meshgrid(t,s); x=3*cos(T); y=3*sin(T); z=S; mesh(x,y,z)例例3.11 (动画设计动画设计) comet3命令命令 a=10;b=8;t=0:0.001:10*pi;f=sqrt(a2-b2); %地球与另一焦点的距离地球与另一焦点的距离th=12.5*pi/180; %卫星轨道与卫星轨道与x-y平面的倾角平面的倾角E=exp(-0.05
15、*t); %轨道收缩率轨道收缩率x=E.*(a*cos(t)-f); y=E.*(b*cos(th)*sin(t);z=E.*(b*sin(th)*cos(t);plot3(x,y,z,b); %画全程轨线画全程轨线pause(2),hold onsphere(15); %画地球画地球axis off,axis equalcomet3(x,y,z,0.01); %画运动轨线画运动轨线hold off （三）等高线图（三）等高线图1. contour命令：绘制曲面的等高线图命令：绘制曲面的等高线图用法：用法：contour(z,v)或或contour(x,y,z,v) z是一个矩阵，由是一个矩阵
16、，由z=f(x,y)在一组点处的函数值在一组点处的函数值给出。给出。 若若v是正整数，给出需要画的等高线的条数。是正整数，给出需要画的等高线的条数。 若若v是向量，给出需要画等高线的指定高度。是向量，给出需要画等高线的指定高度。2. clabel命令：标明等高线的高度值命令：标明等高线的高度值3. contourf命令：绘制填充等高线图命令：绘制填充等高线图4. contour3命令：绘制立体等高线图命令：绘制立体等高线图例例3.12 画出曲面画出曲面z=sin(xy)的图形和等高线图的图形和等高线图 x=-2:0.05:2; y=x; X,Y=meshgrid(x,y); Z=sin(X.*
17、Y); mesh(X,Y,Z) figure(2) v=-0.8,-0.5,-0.3,0.2,0.5,0.8; C,h=contour(Z,v); clabel(C,h) figure(3) C,h=contourf(Z,v); clabel(C,h) colormap cool %定义等高线的色图定义等高线的色图 colorbar %定义等高线的色标定义等高线的色标-0.8-0.8-0.8-0.8-0.5-0.5-0.5-0.5-0.3-0.3-0.3-0.30.20.20.20.20.20.50.50.50.50.50.50.80.80.80.80.80.8-0.8-0.8-0.5-0.5
18、-0.3-0.30.20.210203040506070801020304050607080-0.6-0.4-0.200.20.40.6 练习题练习题1. 画出曲线画出曲线 及其包络线及其包络线)10cos(3teyt .4 , 0 2. 画出分段函数的图形画出分段函数的图形 21 ,10 , 101 , 1)(2xxxxxxf3tey 的图形。的图形。t的取值范围是的取值范围是3. 画出极坐标系下函数的图形（画出极坐标系下函数的图形（r 0） 2 2 1 1r)( 3 3 2 2sin)(r4. 对对 在同一坐标系下画出一组在同一坐标系下画出一组1222 yax5 . 3 , 3 , 5 . 2 , 2 , 5 . 1 , 1 a5. 分别画出旋转抛物面分别画出旋转抛物面 的图形的图形22yxz （1）在区域）在区域 上上 22, 22 yx（2）在区域）在区域 上上 422 yx椭圆椭圆 的图形，标明不同颜色，的图形，标明不同颜色，x,y轴的轴的坐标刻度相同。坐标刻度相同。6. 画出单叶双曲面画出单叶双曲面 的图形的图形1342222 zyx7. 画出椭圆抛物面画出椭圆抛物面 的等高线图的等高线图4322yxz
