MATLAB作图课件

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1、数学建模培训数学建模培训(第一阶段第一阶段) 主讲: 袁文胜 MATLAB作图作图江西工业工程职业技术学院二维图形二维图形三维图形三维图形图形处理图形处理实例实例作业作业特殊二、三维图形特殊二、三维图形 Matlab作图是通过描点、连线来实现的，故在画一个曲线图形之前，必须先取得该图形上的一系列的点的坐标（即横坐标和纵坐标），然后将该点集的坐标传给Matlab函数画图. 命令为：PLOT(X,Y,S)PLOT(X,Y)-画实线PLOT(X,Y1,S1,X,Y2,S2,X,Yn,Sn) -将多条线画在一起X,Y是向量,分别表示点集的横坐标和纵坐标线型1.曲线图曲线图S的标准设定值如下： 字母 颜

2、色 标点 线型 y 黄色 点线 m 粉红 圈线 c 亮蓝 线 r 大红 字线 g 绿色 实线 b 蓝色 星形线 w 白色 ： 虚线 k 黑色 (-) 点划线 v 下三角 上三角 右三角 square 正方形 diamond 菱形 pentagram 五角星 hexagram 六角星例例 在0,2*pi用红线画sin(x),用绿圈画cos(x). x=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,r,x,z,g0)解解Matlab liti12.符号函数符号函数(显函数、隐函数和参数方程显函数、隐函数和参数方程)画图画图(1) ezplotezpl

3、ot(x(t),y(t),tmin,tmax) 表示在区间tminttmax绘制参数方程 x=x(t),y=y(t)的函数图ezplot(f(x),a,b) 表示在axb绘制显函数f=f(x)的函数图ezplot(f(x,y),xmin,xmax,ymin,ymax) 表示在区间xminxxmax和 yminyymax绘制隐函数f(x,y)=0的函数图例例 在0,pi上画y=cos(x)的图形解解 输入命令 ezplot(cos(x),0,pi)Matlab liti25解解 输入命令 ezplot(cos(t)3,sin(t)3,0.2*pi)Matlab liti41例例 在-2，0.5，

4、0，2上画隐函数0)sin(xyex的图解解 输入命令ezplot(exp(x)+sin(x*y),-2,0.5,0,2)Matlab liti40例例 在0,2*pi上画tx3cos，ty3sin星形图 (2) fplot注意：1 fun必须是M文件的函数名或是独立变量为x的字符串. 2 fplot函数不能画参数方程和隐函数图形，但在一个图上可以画多个图形。fplot(fun,lims) 表示绘制字符串fun指定的函数在lims=xmin,xmax的图形.例例 在-1，2上画)3sin(22xeyx的 图形解解 先建M文件myfun1.m： function Y=myfun1(x) Y=ex

5、p(2*x)+sin(3*x.2)再输入命令：fplot(myfun1,-1,2)Matlab liti43例例 x、y 的取值范围都在-2，2， 画函数 tanh(x),sin(x),cos(x)的图形 Matlab liti28解解 输入命令: fplot(tanh(x),sin(x),cos(x),2*pi*-1 1 1 1)例例 在-2,2范围内绘制函数tanh的图形解解 fplot(tanh,-2,2)Matlab liti423、fill 基本二维绘图函数 fill的功能： 绘制二维多边形并填充颜色例：x=1 2 3 4 5;y=4 1 5 1 4;fill(x,y,r) 三维图形

6、三维图形1、空间曲线空间曲线2、空间曲面空间曲面返回PLOT3(x,y,z,s) 空空 间间 曲曲 线线 1、 一条曲线一条曲线 例例 在区间0，10*pi画出参数曲线x=sin(t),y=cos(t), z=t. Matlab liti8 解解 t=0:pi/50:10*pi; plot3(sin(t),cos(t),t) n维向量，分别表示曲线上点集的横坐标、纵坐标、函数值指定颜色、线形等 PLOT3(x,y,z)2、多条曲线多条曲线例 画多条曲线观察函数Z=(X+Y).2. （这里meshgrid(x,y)的作用是产生一个以向量x为行、向量y为列的矩阵）Matlab liti9其中x，y

7、，z是都是m*n矩阵，其对应的每一列表示一条曲线.解 x=-3:0.1:3;y=1:0.1:5; X,Y=meshgrid(x,y); Z=(X+Y).2; plot3(X,Y,Z)返回空空 间间 曲曲 面面例 画函数Z=(X+Y).2的图形. 解 x=-3:0.1:3; y=1:0.1:5; X,Y=meshgrid(x,y); Z=(X+Y).2; surf(X,Y,Z) shading flat %将当前图形变得平滑Matlab liti11(1) surf(x,y,z)画出数据点（x，y，z）表示的曲面数据矩阵。分别表示数据点的横坐标、纵坐标、函数值（2） Mesh(x,y,z) 解

8、x=-3:0.1:3; y=1:0.1:5; X,Y=meshgrid(x,y); Z=(X+Y).2; mesh(X,Y,Z) Matlab liti24例 画出曲面Z=(X+Y).2在不同视角的网格图. 画网格曲面数据矩阵。分别表示数据点的横坐标、纵坐标、函数值(3)meshz(X,Y,Z) 在网格周围画一个curtain图(如,参考平面)解解 输入命令: X,Y=meshgrid(-3:.125:3); Z=peaks(X,Y); Meshz(X,Y,Z)例例 绘peaks(系统提供的多峰函数)的网格图Matlab liti36返回在图形上加格栅、图例和标注在图形上加格栅、图例和标注定制

9、坐标定制坐标图形保持图形保持分割窗口分割窗口缩放图形缩放图形改变视角改变视角图形处理返回动动 画画1、在图形上加格栅、图例和标注、在图形上加格栅、图例和标注（1）GRID ON: 加格栅在当前图上 GRID OFFGRID OFF: 删除格栅处理图形处理图形（2）hh = xlabel(string): 在当前图形的x轴上加图例stringhh = ylabel(string): 在当前图形的y轴上加图例stringhh = title(string): 在当前图形的顶端上加图例stringhh = zlabel(string): 在当前图形的z轴上加图例string例例 在区间0,2*pi画

10、sin(x)的图形，并加注图例“自变量 X”、“函数Y”、“示意图”, 并加格栅.解解 x=linspace(0,2*pi,30); y=sin(x); plot(x,y) xlabel(自变量X) ylabel(函数Y) title(示意图) grid onMatlab liti2 （3） hh = gtext(string) 命令gtext(string)用鼠标放置标注在现有的图上.运行命令gtext(string)时，屏幕上出现当前图形，在图形上出现一个交叉的十字，该十字随鼠标的移动移动，当按下鼠标左键时，该标注string放在当前十交叉的位置. 例例 在区间0,2*pi画sin(x)，

11、并分别标注“sin(x)” ”cos(x)”.解解 x=linspace(0,2*pi,30); y=sin(x); z=cos(x); plot(x,y,x,z) gtext(sin(x);gtext(cos(x)Matlab liti3返回 (4) 加图例加图例给图形加图例命令为legend。该命令把图例放置在图形空白处，用户还可以通过鼠标移动图例，将其放到希望的位置。格式:legend(图例说明图例说明,图例说明图例说明); 【例例】 为正弦、余弦曲线增加图例，其程序为：x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2, -);lege

12、nd(sin(x),cos(x);2、定制坐标、定制坐标Axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)例例 在区间0.005,0.01显示sin(1/x)的图形。解解 x=linspace(0.0001,0.01,1000); y=sin(1./x); plot(x,y) axis(0.005 0.01 1 1)Matlab liti4返回定制图形坐标将坐标轴返回到自动缺省值Axis autox、y、z的最大、最小值3、图形保持、图形保持(1) hold on hold off例例 将y=sin(x)、y=cos(x)分别用点和线画出在同一屏幕上。解解 x=linspa

13、ce(0,2*pi,30); y=sin(x); z=cos(x) plot(x,z,:) hold on Plot(x,y)Matlab liti5保持当前图形, 以便继续画图到当前图上释放当前图形窗口(2) figure(h)例例 区间0,2*pi新建两个窗口分别画出y=sin(x)； z=cos(x)。解解 x=linspace(0,2*pi,100); y=sin(x);z=cos(x); plot(x,y); title(sin(x); pause figure(2); plot(x,z); title(cos(x);Matlab liti6返回新建h窗口，激活图形使其可见，并把它置

14、于其它图形之上4、分割窗口、分割窗口h=subplot(mrows,ncols,thisplot) 划分整个作图区域为mrows*ncols块（逐行对块访问）并激活第thisplot块，其后的作图语句将图形画在该块上。 激活已划分为mrows*ncols块的屏幕中的第thisplot块，其后的作图语句将图形画在该块上。命令Subplot(1,1,1)返回非分割状态。subplot(mrows,ncols,thisplot) subplot(1,1,1) 解解x=linspace(0,2*pi,100); y=sin(x); z=cos(x); a=sin(x).*cos(x);b=sin(x)

15、./(cos(x)+eps) subplot(2,2,1);plot(x,y),title(sin(x) subplot(2,2,2);plot(x,z),title(cos(x) subplot(2,2,3);plot(x,a),title(sin(x)cos(x) subplot(2,2,4);plot(x,b),title(sin(x)/cos(x)例例 将屏幕分割为四块，并分别画出y=sin(x)，z=cos(x)，a=sin(x)*cos(x),b=sin(x)/cos(x)。Matlab liti7返回5、缩放图形、缩放图形zoom on 单击鼠标左键，则在当前图形窗口中，以鼠标点

16、中的点为中心的图形放大2倍；单击鼠标右键，则缩小2倍解解 x=linspace(0,2*pi,30); y=sin(x); Plot(x,y) zoom on Matlab liti13例例 缩放y=sin(x)的图形zoom off为当前图形打开缩放模式关闭缩放模式返回6. 改变视角改变视角view （1）view(a,b) 命令view(a,b)改变视角到(a,b),a是方位角,b为仰角。缺省视角为（-37.5，30）。 解 x=-3:0.1:3; y=1:0.1:5; X,Y=meshgrid(x,y); Z=(X+Y).2; subplot(2,2,1)， mesh(X,Y,Z) su

17、bplot(2,2,2)， mesh(X,Y,Z)，view(50,-34) subplot(2,2,3)， mesh(X,Y,Z)，view(-60,70) subplot(2,2,4)， mesh(X,Y,Z)，view(0，1，1)Matlab liti10例 画出曲面Z=(X+Y).2在不同视角的网格图. view用空间矢量表示的，三个量只关心它们的比例，与数值的大小无关，x轴view（1，0，0），y轴view（0，1，0），z轴view（0，0，1）。（2）view（x，y，z）返回特殊二、三维图形特殊二、三维图形1、特殊的二维图形函数特殊的二维图形函数2、特殊的三维图形函数特殊的

18、三维图形函数返回 bar 绘制直方图 polar 绘制极坐标图 hist 绘制统计直方图 stairs 绘制阶梯图 stem 绘制火柴杆图 rose 绘制统计扇形图 comet 绘制彗星曲线特殊的二维图形函数特殊的二维图形函数 errorbar 绘制误差棒图 compass 复数向量图(罗盘图) feather 复数向量投影图(羽毛图) quiver 向量场图 area 区域图 pie 饼图 convhull 凸壳图 scatter 离散点图1、极坐标图：、极坐标图：polar (theta,rho,s) 用角度theta（弧度表示）和极半径rho作极坐标图，用s指定线型。例的极坐标图形。2c

19、os2sinr解：theta=linspace(0,2*pi), rho=sin(2*theta).*cos(2*theta); polar(theta,rho,g) title(Polar plot of sin(2*theta).*cos(2*theta);Matlab liti15 2、 散点图散点图: scatter（X,Y,S,C） 在向量X和Y的指定位置显示彩色圈X和Y必须大小相同解解 输入命令： load seamount scatter(x,y,5,z)Matlab liti29 3、平面等值线图：平面等值线图： contour (x,y,z,n) 绘制n个等值线的二维等值线图

20、解解 输入命令： X,Y=meshgrid(-2:.2:2,-2:.2:3); Z=X.*exp(-X.2-Y.2); C,h=contour(X,Y,Z); clabel(C,h) colormap coolMatlab liti34 例例 绘制seamount散点图例例 在范围-2x2,-2y3 内绘22yxxez的等值线图返回例，绘制阶梯曲线x=0:pi/20:2*pi;y=sin(x);stairs(x,y)01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81例：绘制火柴杆绘图 t=0:0.2:2*pi; y=cos(t); stem(y)051015202

21、53035-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81例：绘制直方图 t=0:0.2:2*pi; y=cos(t); bar(y)05101520253035-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81例：绘制彗星曲线图 t= -pi:pi/500:pi; y=tan(sin(t)-sin(tan(t); comet(t,y)-3-2-10123-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5x=1 2 3 4 5 6 7;y=0 0 0 1 0 0 0;pie(x,y)4%7%11%14%18%21%25%特殊的三维图形函数特殊的三维图形函数1

22、、空间等值线图：、空间等值线图： contour 3(x,y,z,n) 其中n表示等值线数。例例 山峰的三维和二维等值线图。 解 x,y,z=peaks; subplot(1,2,1) contour3(x,y,z,16,s) grid, xlabel(x-axis),ylabel(y-axis) zlabel(z-axis) title(contour3 of peaks); subplot(1,2,2) contour(x,y,z,16,s) grid, xlabel(x-axis), ylabel(y-axis) title(contour of peaks);Matlab liti18

23、 3、三维散点图三维散点图 scatter3（X,Y,Z,S,C） 在向量X,Y和Z指定的位置上显示彩色圆圈. 向量X,Y和Z的大小必须相同.解解 输入命令:x,y,z=sphere(16);X=x(:)*.5 x(:)*.75 x(:);Y=y(:)*.5 y(:)*.75 y(:);Z=z(:)*.5 z(:)*.75 z(:);S=repmat(1 .75 .5*10,prod(size(x),1);C=repmat(1 2 3,prod(size(x),1);scatter3(X(:),Y(:),Z(:),S(:),C(:),filled),view(-60,60)例例 绘制三维散点图

24、。Matlab liti32 返回 动画设计动画设计如果将Matlab产生的多幅图形保存起来，并利用系统提供的函数进行播放，就可产生动画效果。系统所提供的动画功能函数有getframe、moviein和movie。getframe函数函数getframe函数可将当前图形窗口作为一个画面取下并保存，格式为：m=getframe它将每一帧画面信息数据截取下来整理成列向量。该函数截取图形的点阵信息，图形窗口的大小，对数据向量的大小影响较大，窗口越大，所需存储容量越大。而图形的复杂性对数据容量要求没有直接的关系。moviein函数函数函数m=moviein(n)用来建立一个足够大的n列的矩阵m，用来保

25、存n幅画面的数据，以备播放。movie函数函数movie(m,n)以每秒n幅图形的速度播放由矩阵m的列向量所组成的画面。【例例1414】 播放一个不断变化的眼球程序段。m=moviein(20); 建立一个20个列向量组成的矩阵for j=1:20 plot(fft(eye(j+10) 绘制出每一幅眼球图并保存到m矩阵中 m(:,j)=getframe;endmovie(m,10);以每秒10幅的速度播放画面再如下述程序段播放一个直径不断变化的球体。n=30 x,y,z=spherem=moviein(n);for j=1:n surf(i*x,i*y,i*z) m(:,j)=getframe

26、;endmovie(m,30);Matlab liti14返回 例 将曲面peaks做成动画。 解 x,y,z=peaks(30); surf(x,y,z) axis(-3 3 -3 3 -10 10) m=moviein(15); for i=1:15 view(-37.5+24*(i-1),30) m(:,i)=getframe; end movie(m)绘制山区地貌图绘制山区地貌图 要在某山区方圆大约27平方公里范围内修建一条公路，从山脚出发经过一个居民区，再到达一个矿区。横向纵向分别每隔400米测量一次，得到一些地点的高程：(平面区域0=x=5600,0=y=4800)，需作出该山区的

27、地貌图和等高线图。 36003200280024002000160012001480 1500 1550 1510 1430 1300 1200 9801500 1550 1600 1550 1600 1600 1600 15501500 1200 1100 1550 1600 1550 1380 10701500 1200 1100 1350 1450 1200 1150 10101390 1500 1500 1400 900 1100 1060 9501320 1450 1420 1400 1300 700 900 8501130 1250 1280 1230 1040 900 500 700Y/x1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000Matlab shanqu返回返回实验作业实验作业1、在同一平面中的两个窗口分别画出心形线和马鞍面。要求： 1、在图形上加格栅、图例和标注2、定制坐标3、以不同角度观察马鞍面2、以不同的视角观察球面 和 圆柱面 所围区域。2222rzyxrxyx22