数学建模与数学实验-MATLAB作图.ppt

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1、数学建模与数学实验数学建模与数学实验 MATLAB作图作图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特殊二、三维图形特殊二、三维图形Matlab作图通过描点、连线实现，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、纵坐标），然后将该点集的坐标传给Matlab函数画图。命令：PLOT(X,Y,S)PLOT(X,Y)-画实线PLOT(X1,Y1,S1,X2,Y2,S2,Xn,Yn,Sn)-将多条线画在一起X,Y：向量,分别表示点集的横坐标和纵坐标线型y 黄色黄色 .点点 -连线连线m 洋红洋红 o 圈圈 :短虚线短虚线c 蓝绿色蓝绿色 x x-符号符号 -.

2、长短线长短线r 红色红色 +加号加号 -长虚线长虚线1.曲线图曲线图解解Matlab liti101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)2.符号函数（显函数、隐函数、参数方程）画图符号函数（显函数、隐函数、参数方程）画图（1）ezplotezplot(x(t),y(t),tmin,tmax)：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)：在axb内绘制显函数f=f(x)的函数图ezplot(f(

3、x,y),xmin,xmax,ymin,ymax)：在区间xminxxmax、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 liti102解解 输入命令 ezplot(cos(t)3,sin(t)3,0,2*pi)Matlab liti103解解 输入命令ezplot(exp(x)+sin(x*y),-2,0.5,0,2)Matlab liti104（2）fplot注意：1fun必须是M文件的函数名或是独立变量为x的字符串2fplot函数不能画参数方程和隐函数图形，但在一个图上可

4、以画多个图形。fplot(fun,lims)：绘制字符串fun指定的函数在lims=xmin,xmax图形解解 先建M文件myfun1.m：function Y=myfun1(x)Y=exp(2*x)+sin(3*x2)再输入命令：fplot(myfun1,-1,2)Matlab liti105Matlab liti106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 liti107例例 x、y的取值范围都在-2，2，画函数tanh(x),sin(

5、x),cos(x)的图形。，3.对数坐标图对数坐标图说明：很多工程问题，通过对数据进行对数转换可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。双对数坐标转换：loglog函数单轴对数坐标转换：semilogx、semilogy函数loglog(X,Y)：x、y坐标都是以10为底的对数比例坐标系semilogx(X,Y)：x坐标轴是对数坐标系semilogy()：y坐标轴是对数坐标系plotyy：两个y坐标轴，左、右边各一个例例 用方形标记创建一个简单的loglog解解 输入命令:x=logspace(-1,2)

6、;loglog(x,exp(x),-s)grid on%标注格栅Matlab liti108例例 创建一个简单的半对数坐标图解解 输入命令:x=0:.1:10;semilogy(x,10.x)Matlab liti109例例 绘制y=x3的函数图、对数坐标图、半对数坐标图Matlab liti110三维图形三维图形1、空间曲线空间曲线2、空间曲面空间曲面 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 liti201 解解 t=0:pi/50:10*pi;plot3(sin(t),cos(t),t)r

7、otate3d%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,s)2、多条曲线多条曲线例 画多条曲线观察函数Z=(X+Y)2.meshgrid(x,y)作用：产生一个以向量x为行、向量y为列的矩阵Matlab liti202其中x，y，z都是mn矩阵，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)PLOT3(x,y,z)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

8、+Y).2;surf(X,Y,Z)shading flat%将当前图形变得平滑Matlab liti203(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、函数值空空 间间 曲曲 面面（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)Matlab liti205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

9、)解解 输入命令:X,Y=meshgrid(-3:.125:3);Z=peaks(X,Y);Meshz(X,Y,Z)例例 绘peaks的网格图Matlab liti206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动动 画画处理图形处理图形（1 1）GRID ONGRID ON：加格栅GRID OFFGRID OFF：删除格栅（2）hh=xlabel(string):在当前图形x轴上加图例stringhh=title(string)：在当前图形顶端上加图例stringhh=zlabel(string

10、)：在当前图形z轴上加图例stringhh=ylabel(string)：在当前图形y轴上加图例string1、在图形上加格栅、图例和标注、在图形上加格栅、图例和标注例例 在区间0,2*pi画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 liti301解解 x=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,x,z)gtext(sin

11、(x);gtext(cos(x)Matlab liti302命令gtext(string)：在现有图上用鼠标放置标注。说明：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)，cos(x)，并分别标注“sin(x)”,”cos(x)”。（3）hh=gtext(string)2、定制坐标、定制坐标Axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)解解 x=linspace(0.0001,0.01,1000);y=sin(1

12、./x);plot(x,y)axis(0.005,0.01,1,1)Matlab liti303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、最小值例例 在区间0.005,0.01显示sin(1/x)的图形。3、图形保持、图形保持(1)hold on hold off解解 x=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x);z=cos(x)plot(x,z,ro:)hold on Plot(x,y)Matlab liti304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例例 将y=sin(x)、y=cos(x)分别用点和线画出在同一屏幕上。(2)fi

13、gure(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 liti305新建h窗口，激活图形使其可见，并把它置于其它图形之上4、分割窗口、分割窗口h=subplot(mrows,ncols,thisplot)划分整个作图区域为mrowsncols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m

14、rowsncols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)./(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(

15、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 liti3065、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 liti307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

16、放模式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)subplot(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(0,0,1)Matlab liti308例 画出曲面Z=(X+Y).

17、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）7.动画动画 Moviein(),getframe,movie()函数Moviein()产生一个帧矩阵来存放动画中的帧；函数getframe对当前的图象进行快照；函数movie()按顺序回放各帧。Matlab liti309 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:

18、15 view(-37.5+24*(i-1),30)m(:,i)=getframe;end movie(m)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三维图形函数特殊的二维图形函数特殊的二维图形函数1、极坐标图：、极坐标图：polar(theta,rho,s)theta：极角（弧度表示）rho：极半径s：线型例解：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*t

19、heta);Matlab liti1401 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 liti402 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解解 输入命令：X,Y=meshgeid(-2:.2:2,-2:.2:3);Z=X.*exp(-X.2-Y.2);C,h=contour(X,Y,Z);clabel(C,h)colormap coolMatlab liti403 例例 绘制seamount散

20、点图特殊的三维图形函数特殊的三维图形函数1、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

21、liti404 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。Matlab liti405 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)，需作出该山区的地貌图和等高线图。Matlab shanqu