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1、实验二 MATLAB绘制图形,（一）实验类型：验证性（二）实验类别：基础实验（三）实验学时数：2学时.,一、二维图形,实验内容,二、三维图形,一、二维图形 1、基本二维绘图命令(1)plot函数 plot(x)：缺省自变量的绘图格式，x可为向量或矩阵.当x为向量时，以x元素值为纵坐标，以相应元素下标为横坐标绘图.当x为实矩阵时，按列绘制曲线，每列的元素值为纵坐标，相应元素下标为横坐标.当x为mn矩阵时，就有n条曲线.,例1 x为向量时,plot(x)clearx=3 5 7 6 12 24 15 33 6 9 7 2;plot(x),（2）plot(x,y)：基本格式，x和y可为向量或矩阵.1
2、.如果x，y是同维向量，以x元素为横坐标，以y元素为纵坐标绘图.2.如果x是向量，y是有一维与x元素数量相等的矩阵，则以x为共同横坐标，y元素为纵坐标绘图，曲线数目为y的另一维数.3.如果x，y是同维矩阵，则按列以x，y对应列元素为横、纵坐标绘图，曲线数目等于矩阵列数.,例2 x，y是同维向量时,plot（x，y）clearx=(0:pi/10:2*pi);y=sin(x);plot(x,y),例3 在0 x2区间内，绘制曲线 y=2e-0.5xcos(4x).x=(0:pi/100:2*pi);y=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y),例4 绘制曲线t=(
3、0:0.1:2*pi);x=t.*sin(3*t);y=t.*sin(t).*sin(t);plot(x,y),2、多条曲线绘图格式plot(x1,y1,x2,y2,)：.在同一坐标系中绘制多个图形，以x1，x2元素为横坐标值，对应的y1，y2元素为纵坐标绘图。注；x=linspace(0,7)%在0到7之间等分取100个分点 例5 程序如下:clear%可不写 x=linspace(0,7);y1=sin(2*x);y2=sin(x.2);y3=(sin(x).2;plot(x,y1,x,y2,x,y3),例6 分析下列程序绘制的曲线.x1=linspace(0,2*pi);x2=linsp
4、ace(0,3*pi);x3=linspace(0,4*pi);y1=sin(x1);y2=1+sin(x2);y3=2+sin(x3);x=x1;x2;x3;y=y1;y2;y3;plot(x,y,x1,y1-1),3、函数plot(x,y,s)plot(x,y,s)-开关格式，开关量字符串s设定曲线颜色、线型及标示符号，由一对单引号括起来.plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2,),图形颜色、标记和线形参数表,数据点形式 square 方形 diamond 菱形 pentagram 五角星 hexagram 六角星,例7,x=linspace(0,7);y1=sin(2*x);%曲线
5、1：红色实线，+号显示数据点 y2=sin(x.2);%曲线2：黑色点线，*号显示数据点 y3=(sin(x).2;%曲线3：蓝色虚线，上三角形显示数据点 plot(x,y1,r+-,x,y2,k*:,x,y3,b-),2、对函数自适应采样的绘图函数,fplot指令用来自动画一个已定义的函数分布图，而无须产生绘图所要的一组数据做为变量.采用自适应步长控制来画出函数的示意图，在函数变化激烈的区间，采用小的步长，否则采用大的步长.总之，使计算量与时间最小，图形尽可能精确.,fplot函数调用格式：fplot(fname,lims,tol,选项)其中fname为函数名，以字符串形式出现，lims为x
6、,y的取值范围，tol为相对允许误差，其系统默认值为2e-3.选项定义与plot函数相同.,例8 用fplot函数绘制f(x)=cos(tan(x)的曲线.程序如下：fplot(cos(tan(pi*x),0,1,1e-4),subplot函数调用格式：subplot(m,n,p)该函数将当前图形窗口分成mn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.在每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形.,3、图形窗口的分割,采用图形窗口分割方法进行比较显示,cleart=0:pi/10:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y3=cos(t+pi/2);y
7、4=cos(t+pi);subplot(2,2,1);plot(t,y1);%将图形窗口分割成两行两列，y1为第1行第1列subplot(2,2,2);plot(t,y2);%将图形窗口分割成两行两列，y2为第1行第2列subplot(2,2,3);plot(t,y3);%将图形窗口分割成两行两列，y3为第2行第1列subplot(2,2,4);plot(t,y4);%将图形窗口分割成两行两列，y4为第2行第2列,绘制图形如下,4、特殊的二维函数命令,其它坐标系下的二维数据曲线图1）对数坐标绘制对数和半对数坐标曲线的函数，其调用格式为：semilogx(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,
8、)semilogy(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,)loglog(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,),例9 在对数坐标系中绘图.clearx=logspace(-1,2);%在10(-1)到102之间产生50个对数等分的行向量subplot(1,2,1);loglog(x,10*exp(x),-p)grid on%在所画出的图形坐标中加入栅格subplot(1,2,2);semilogx(x,cos(10.x)grid on%在所画出的图形坐标中加入栅格,绘制图形如下,clearx=logspace(-1,2);%在10(-1)到102之间产生50个对数等分的行向量subpl
9、ot(121);loglog(x,10*exp(x),-p)subplot(122);semilogx(x,cos(10.x),如果在图中不加栅格,程序如下：,绘制图形如下：,2）极坐标图polar函数用来绘制极坐标图，其调用格式：polar(theta,rho,选项)其中theta为极坐标极角，rho为极坐标半径，选项的内容与plot函数相似,例10 绘制r=sin(t)cos(t)的极坐标图，并标记数据点.程序如下：t=0:pi/50:2*pi;r=sin(t).*cos(t);polar(t,r,-*);,例11 画出一花瓣状图形theta=(-pi:0.01:pi);rho(1,:)=
10、2*sin(5*theta).2;rho(2,:)=cos(10*theta).3;rho(3,:)=sin(theta).2;rho(4,:)=5*cos(3.5*theta).3;for i=1:4%极坐标图形输出函数 polar(theta,rho(i,:)pauseend,3）设定轴的范围axis（xmin xmax ymin ymax）,4）文字标示,gtext(字符串)利用鼠标在图形的某一位置标示字符串.,title(字符串)在所画图形的最上端显示说明该图形标题的字符串.,xlabel(字符串)，ylabel(字符串)设置x，y坐标轴 的名称.,text(x,y,s);指定位置加标
11、注,axis square%将图形设置为正方形,5）legend(字符串1,字符串2,字符串n),在屏幕上开启一个小视窗，然后依据绘图命令,的先后次序，用对应的字符串区分图形上的线.,6）surf（x,y.z.c）绘制表面图和亮度,5、图形修饰与控制,title 给图形加标题xlable 给x轴加标注ylable 给y轴加标注text 在图形指定的任意位置加标注gtext 利用鼠标将标注加到图形任意位置grid on 打开坐标网格线grid off关闭坐标网格线legend 添加图例axis 控制坐标轴刻度,例12 绘制正弦和余弦曲线，并加入网格和标注,t=(0:0.1:10);y1=sin(
12、t);y2=cos(t);plot(t,y1,r,t,y2,b-);x=1.7*pi;1.6*pi;y=-0.3;0.7;s=sin(t);cos(t);text(x,y,s);指定位置加标注title(正弦和余弦曲线);标题legend(正弦,余弦)%添加图例注解xlabel(时间)x坐标名ylabel(正弦&余弦)y坐标名grid on%添加网格axis square%将图形设置为正方形,6、采用hold函数对图形进行比较显示,cleart=0:pi/10:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y3=sin(t)-cos(t);plot(t,y1);hold on;%后续图形叠
13、加显示plot(t,y2);hold on;plot(t,y3);,二、三维图形,1、基本的三维绘图命令 三维曲线图plot3函数可以绘制三维曲线:plot3(x1,y1,z1,s1,x2,y2,z2,s2)例13 函数plot3绘制的三维曲线图cleart=0:pi/50:10*pi;plot3(t,sin(t),cos(t),r:)grid on%添加网格,三维网格图mesh函数为数据点绘制网格线：mesh(z)z为nm的矩阵，x与y坐标为元素的下标位置mesh(x,y,z)x,y,z分别为三维空间的坐标位置三维曲面图三维曲面的绘图是由surf函数完成的，用法和mesh类似。,z=3*(1
14、-x).2.*exp(-(x.2)(y+1).2).-10*(x/5-x.3-y.5).*exp(-x.2-y.2).-1/3*exp(-(x+1).2-y.2),peaks(40);%peaks可产生一个凹凸有致的曲面,注：,其方程式为：,例14 分别用mesh函数和surf函数绘制高斯矩阵,clear z=peaks(40);%peaks可产生一个凹凸有致的曲面 mesh(z);%网格线 figure;%产生新的图形窗口 surf(z)%着色表面图,观察点,clearz=peaks(40);subplot(2,2,1);mesh(z);%绘制子图1（默认视点）subplot(2,2,2);
15、mesh(z);view(-15,60);%指定子图2的视点subplot(2,2,3);mesh(z);view(-90,0);%指定子图3的视点subplot(2,2,4);mesh(z);view(-7,-10)%指定子图4的视点,例15 peaks(40);shading interp;%曲面的颜色更加柔顺平滑 colormap(hot)%涂颜色,例16 peaks(40);colormap(hot);colorbar(horiz);figure(2);colormap(cool);colorbar(horiz)加水平颜色条.,例17 绘制三维球面x,y,z=sphere(30);%3
16、0是画出来的球面的经纬分面数.30的话就是30个经度,30个纬度 surf(x,y,z);%着色表面图,例18 绘出对数函数,的图形.,【Matlab源程序】z=cplxgrid(20);w=log(z);for k=0:3 w=w+i*2*pi;surf(real(z),imag(z),imag(w),real(w);hold on title(Lnz)end view(-75,30),绘图结果如下：,例19 研究电偶极子(Diploe)所产生的电势和电场强度.设在,处有电荷,则在电荷,在,处有电荷,所在平面上任何一点的电势为,其中,【Matlab源程序】根据解析函数理论中求复势的方法,可由
17、等势线求出电力线方程.,下面给出计算机仿真方法求解：仿真(MATLAB)程序和仿真结果,clear;clf;q=2e-6;k=9e9;a=1.5;b=-1.5;x=-6:0.6:6;y=x;X,Y=meshgrid(x,y);rp=sqrt(X-a).2+(Y-b).2);rm=sqrt(X+a).2+(Y+b).2);V=q*k*(1./rp-1./rm);%计算电势Ex,Ey=gradient(-V);%计算电场强度AE=sqrt(Ex.2+Ey.2);Ex=Ex./AE;Ey=Ey./AE;%场强归一化cv=linspace(min(min(V),max(max(V),49);%用黑实线绘等势线contour(X,Y,V,cv,k-)%axis(square)title(fontname宋体fontsize22电偶极子的场和等势线),hold onquiver(X,Y,Ex,Ey,0.7)plot(a,b,wo,a,b,w+)plot(-a,-b,wo,-a,-b,w-)xlabel(x);ylabel(y),hold off,结果如图：,1、用plot命令绘制下列函数曲线图像.,作业：写出以下各题实验报告.,2、用plot命令在同一坐标下绘制下列函数曲线图像.,3、在0 x2区间内，用fplot函数绘制下列函数 曲线图像。,
