MATLAB作图教程

后勤工程学院数学教研室数学建模与数学实验数学与信息科学学院MATLAB作图二维图形三维图形图形处理实例作业特殊二、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、颜色、点形1.曲线图线型符号-:-.--含义实线虚线点划线双划线色彩符号bgrcmykw含义蓝绿红青品红黄黑白点形符号.+*o^v含义点加号星号圈三角符例在[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01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Matlabliti1•图形标记•在绘制图形的同时，可以对图形加上一些说明，如图形名称、图形某一部分的含义、坐标说明等，将这些操作称为添加图形标记。•title(‘加图形标题');•xlabel('加X轴标记');•ylabel('加Y轴标记');•text(X,Y,'添加文本');•gridon加网格线•text(x,y,‘string’)addsthestringinquotes(引号)tothelocationspecifiedbythepoint(x,y).•\bullet·•\piπ•\rightarrow右箭头•EdgeColor--Coloroftherectangle'sedge(nonebydefault).•‘EdgeColor’，‘red’设定坐标轴•用户若对坐标系统不满意，可利用axis命令对其重新设定。•axis([xminxmaxyminymax])设定最大和最小值•axis（’auto’）将坐标系统返回到自动缺省状态•axis（’square’）将当前图形设置为方形•axis（’equal’）两个坐标因子设成相等•axis（’off’）关闭坐标系统•axis（’on’）显示坐标系统•在坐标范围0≤X≤2π,-2≤Y≤2内重新绘制正弦曲线，其程序为：x=linspace(0,2*pi,60);生成含有60个数据元素的向量Xy=sin(x);plot(x,y);axis([02*pi-22]);设定坐标轴范围•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');•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,'--');•legend('sin(x)','cos(x)');Matlabaaa2.符号函数(显函数、隐函数和参数方程)画图(1)ezplotezplot(‘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的函数图例在[0,pi]上画y=cos(x)的图形解输入命令ezplot(‘sin(x)’,[0,pi])Matlabliti25解输入命令ezplot(‘cos(t)^3’,’sin(t)^3’,[0,2*pi])Matlabliti41例在[-2，0.5]，[0，2]上画隐函数0)sin(xyex的图解输入命令ezplot('exp(x)+sin(x*y)',[-2,0.5,0,2])Matlabliti40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.或lims=[xmin,xmax，ymin,ymax]例在[-1，2]上画)3sin(22xeyx的图形解先建M文件myfun1.m：functionY=myfun1(x)Y=exp(2*x)+sin(3*x.^2)再输入命令：fplot(‘myfun1’,[-1,2])Matlabliti43例x、y的取值范围都在[-2，2]，画函数tanh(x),sin(x),cos(x)的图形Matlabliti28解输入命令:fplot(‘[tanh(x),sin(x),cos(x)]’,2*pi*[-11–11])例在[-2,2]范围内绘制函数tanh的图形解fplot(‘tanh’,[-2,2])Matlabliti42•subplot（m,n,p）•该命令将当前图形窗口分成m×n个绘图区，即每行n个，共m行，区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区。３subplot函数•例在一个图形窗口中同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线，程序为：•x=linspace(0,2*pi,60);•y=sin(x);•z=cos(x);•t=sin(x)./(cos(x)+eps);eps为系统内部常数•ct=cos(x)./(sin(x)+eps);•subplot(2,2,1);分成2×2区域且指定1号为活动区•plot(x,y);•title('sin(x)');•axis([02*pi-11]);•subplot(2,2,2);plot(x,z);title('cos(x)');axis([02*pi-11]);subplot(2,2,3);plot(x,t);title('tangent(x)');axis([02*pi-4040]);subplot(2,2,4);plot(x,ct);title('cotangent(x)');axis([02*pi-4040]);4.对数坐标图在很多工程问题中,通过对数据进行对数转换可以更清晰地看出数据的某些特征,在对数坐标系中描绘数据点的曲线,可以直接地表现对数转换.对数转换有双对数坐标转换和单轴对数坐标转换两种.用loglog函数可以实现双对数坐标转换,用semilogx和semilogy函数可以实现单轴对数坐标转换.loglog(Y)表示x、y坐标都是对数坐标系semilogx(Y)表示x坐标轴是对数坐标系semilogy(…)表示y坐标轴是对数坐标系plotyy有两个y坐标轴，一个在左边，一个在右边例用方形标记创建一个简单的loglog解输入命令:x=logspace(-1,2);loglog(x,exp(x),’-s’)gridon%标注格栅Matlabliti37例创建一个简单的半对数坐标图解输入命令:x=0:.1:10;semilogy(x,10.^x)Matlabliti38例绘制y=x3的函数图、对数坐标图、半对数坐标图Matlabliti22返回6其它图形函数•除plot等基本绘图命令外，Matlab系统提供了许多其它特殊绘图函数，这里举一些代表性例子，更详细的信息用户可随时查阅在线帮助，其对应的M-file文件存放在系统\matlab\toolbox\matlab目录下。•6.1阶梯图形•函数stairs(x,y)可以绘制阶梯图形，如下列程序段：x=[-2.5:0.25:2.5];y=exp(-x.*x);stairs(x,y);绘制阶梯图形命令title('stairsplot');•6.2条形图形•函数bar(x,y)可以绘制条形图形，如下列程序段将绘制条形图形x=[-2.5:0.25:2.5];y=exp(-x.*x);bar(x,y);绘制条形图命令•6.3填充图形•fill(x,y,’c’)函数用来绘制并填充二维多边图形，x和y为二维多边形顶点坐标向量。字符’c’规定填充颜色，其取值前已叙述。•下述程序段绘制一正方形并以黄色填充：•x=[01100];正方形顶点坐标向量•y=[00110];•fill(x,y,'y');绘制并以黄色填充正方形图•再如：•x=[0:0.025:2*pi];•y=sin(3*x);•fill(x,y,[0.50.30.4]);颜色向量•Matlab系统可用向量表示颜色，通常称其为颜色向量。基本颜色向量用[rgb]表示，即RGB颜色组合；以RGB为基本色，通过r,g,b在0~1范围内的不同取值可以组合出各种颜色。二维绘图函数小结•plot二维图形基本函数•fplotf(x)函数曲线绘制•fill填充二维多边图形•polar极坐标图•bar条形图•loglog双对数坐标图•semilogxX轴为对数的坐标图•semilogyY轴为对数的坐标图•stairs阶梯形图•axis设置坐标轴•clf清除图形窗口内容•close关闭图形窗口ezplot符号函数figure创建图形窗口grid放置坐标网格线gtext用鼠标放置文本hold保持当前图形窗口内容subplot创建子图text放置文本title放置图形标题xlabel放置X轴坐标标记ylabel放置Y轴坐标标记Subplot多子图三维图形1、空间曲线2、空间曲面返回plot3(x,y,z,s)空间曲线1、一条曲线例在区间[0，10*pi]画出参数曲线x=sin(t),y=cos(t),z=t.Matlabliti8解t=0:pi/50:10*pi;plot3(sin(t),cos(t),t)rotate3d%旋转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）Matlabliti9其中x，y，z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•函数格式：plot3(x1,y1,z1,c1,x2,y2,z2,c2,…)•其中x1,y1,z1…表示三维坐标向量，c1，c2…表示线形或颜色。•函数功能：以向量x，y，z为坐标，绘制三维曲线。2’、多条曲线•例绘制三维螺旋曲线，其程序为：•t=0:pi/50:10*pi;•y1=sin(t),y2=cos(t);•plot3(y1,y2,t);•title('helix'),text(0,0,0,'origin');•xlabel('sin(t)'),ylabel('cos(t)'),zlabel('t');•gridon;空间曲面例画函数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)shadingflat%将当前图形变得平滑Matlabliti11(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x=-3:0.1:3;y=1:0.1:5;[X,Y]=meshgrid(x,y);Z=(X+Y).^2;mesh(X,Y,Z)Matlabliti24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•mesh函数用于绘制三维网格图。在不需要绘制特别精细的三维曲面结构图时，可以