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matlab课程
函数图形的绘制多媒体,上机实验
第二讲
Ⅰ授课题目
第2章基本函数图形的绘制
Ⅱ教学目的与要求:
了解图形绘制的基本知识,能绘制基本的函数图形
Ⅲ、讲授内容
2.1 图形绘制的基本知识
2.1.1常用绘图基本线型,颜色和数据点形式
色彩符号
Y
g
r
b
颜色
黄色
绿色
红色
蓝色
线型符号
-
:
-.
--
线型
实线
点线
点划线
虚线
数据点形式
.
o
+
x
标记符号
点
圆圈
加号
x标记
常用绘图的基本线型,颜色和数据点形式如表2.1所示。
表2.1常用绘图基本线型,颜色和数据点形式
2.1.2常用绘图函数
1.绘图基本命令
plot(x,y,’r+-’)%离散数据画函数曲线图
fplot(y,[a,b])%连续函数y在区间[a,b]上作曲线图
ezplot(y,[a,b])%连续函数y在区间[a,b]上作曲线图
polar(t,r)%极坐标绘曲线图
holdon%保持图形
holdoff%取消保持图形
clf%删除图形
subplot(m.n,p)%分块绘图,分割成m行n列,p为编号
plot(x1,y1,x2,y2)%同一图形中绘制多条曲线
gridon(off)%图形窗口添加(去掉)网格
zoomon(off)%允许(不允许)对图形缩放
ginput(n)%用鼠标获取图形中n个点的坐标
fill%填充二维坐标中的二维图形
patch%填充二维或三维坐标中的图形
axis([xmin,xmax,ymin,ymax])%确定坐标系的范围
axis(‘equal’)%各坐标轴刻度增量相同
colormap(cm)%生成色图cm指定的色彩对照表
[x,y,z]=meshgrid(x,y,z)%三维网格坐标的生成
slice(x,y,z,v,xi,yi,zi,n)%绘制三维物体切片图
2.绘图的标注命令
xlabel(‘x轴’)%x轴加标志”x轴”
ylabel(‘y轴’)%y轴加标志”y轴”
zlabel(‘z轴’)%z轴加标志”z轴”
title(‘f曲线图’)%加画图名”f曲线图”
legend(‘f(x)’)%为图形添加图例
text(x,y,’文本’)%指定位置添加文本字符串
gtext(‘文本’)%用鼠标在图形上放置文本
2.2 函数图形的绘制
2.2.1平面曲线的图形的绘制
例1绘制正弦函数
的图形
方法一用离散数据绘图法
(a)先定义自变量X的取值向量
(b)再定义函数Y的取值向量
(c)用plot(x,y)命令绘制出平面曲线图,绘图函数的参数中可以给出绘制图形的线型,颜色和数据点形式
程序:
x=-2*pi:
0.1:
2*pi;
y=sin(x);
plot(x,y,'g-o')%用绿色的实线,数据点为o型绘制图形
具体图形如图2.1所示。
图2.1正弦函数
的图形
方法二用符号表达式函数绘图法
(a)先定义x是符号变量,再定义y是x的符号表达式函
(b)用绘图函数fplot或ezplot绘图
程序:
symsx
y=sin(x);
fplot('sin(x)',[-2*pi,2*pi])
具体图形如图2.2所示。
图2.2正弦函数
的图形
例2同一窗口中绘制函数
的图形
程序:
x=0:
pi/100:
2*pi;
y1=sin(x);
y2=2*sin(x+pi/6);
y3=3*sin(x+pi/3);
plot(x,y1,'-r',x,y2,':
g',x,y3,'-.b')
grid%图形出现坐标轴格子
holdon
legend('sin(x)','2sin(x+pi/6)','3sin(x+pi/3)')
%为图形添加图例说明
title('sine函数系')%加画图名
xlabel('X轴')%X轴标记X轴
ylabel('Y轴')%Y轴标记Y轴
holdoff
具体图形如图2.3所示。
图2.3函数
的图形
例3同一窗口分块绘制函数
的图形
程序:
subplot(1,2,1);
fplot('x^2',[-2,2]);
title('x^2');
subplot(1,2,2)
fplot('exp(x)',[-3,3]);
title('exp(x)')
具体图形如图2.4所示。
图2.4函数
的图形
例4绘制参数方程
的图形
程序:
t=0:
0.1:
pi;
x=sin(t);
y=cos(t);
plot(x,y)
具体图形如图2.5所示。
图2.5参数方程的图形
例5绘制用极坐标表示的函数
的图形
程序:
t=0:
0.1:
6*pi;
r=cos(t/5);
polar(t,r)%t和r分别为角度向量和幅值向量,且向量的长度相同
具体图形如图2.6所示。
图2.6函数
的图形
2.2.2多元函数图形的绘制
1.三维螺旋线
例6绘制三维螺线
的图形。
程序:
x=0:
pi/50:
10*pi;
y=sin(x);
z=cos(x);
plot3(y,z,x,'b-')
具体图形如图2.7所示。
图2.7三维螺线的图形
2.三维面图
例7画圆锥面
的图形
程序:
x=-1:
0.2:
1;
y=-1:
0.2:
1;
[XY]=meshgrid(x,y);
z=sqrt(X.^2+Y.^2);
mesh(z)
具体图形如图2.8所示。
图2.8圆锥面
的图形
例8画旋转抛物面
的图形
程序:
x=-1:
0.2:
1;
y=-1:
0.2:
1;
[XY]=meshgrid(x,y);
z=X.^2+Y.^2;
mesh(z)
具体图形如图2.9所示。
图2.9旋转抛物面
的图形
例9画旋转抛物面
的三维网图
程序:
x=-5:
5;y=x;
[X,Y]=meshgrid(x,y);
Z=X.^2+Y.^2;
mesh(X,Y,Z);colormap([100]);
holdon
Z0=zeros(size(x));
plot3(X,Y,Z0,'ko')
stem3(X,Y,Z,'fill')
holdoff
具体图形如图2.10所示。
图2.10旋转抛物面
的三维网图
例10画双曲抛物面
的图形。
程序:
x=-1:
0.2:
1;
y=-1:
0.2:
1;
[XY]=meshgrid(x,y);
z=X.^2-Y.^2;
mesh(z)
具体图形如图2.11所示。
图2.11双曲抛物面
的图形
2.2.3统计图形的绘制
1.条形图、饼状图
例11
程序:
x=1:
11;
y=rand(11,1);
bar(x,y)
具体图形如图2.12所示。
图2.12条形图
例12
程序:
x=[2,2,3,1];
pie(x,{'2','2','3','1'})
具体图形如图2.13
(1)所示。
x=[2,4,6,1]
程序:
x=[2,4,6,1];
pie(x,{'math','music','english','chinese'})
具体图形如图2.13
(2)所示。
(1)
(2)
图2.13饼状图
2.直方图、三维饼图
例13随机产生一个三阶矩阵,画此矩阵的直方图。
程序:
rand('seed',5)
y=fix(10*rand(3));
subplot(2,2,1);%分块绘图,分割成2行2列,1为编号
bar(y);title('直方图');
subplot(2,2,2);bar3(y);title('三维直方图');
subplot(2,2,3);pie(y);title('饼图');
subplot(2,2,4);pie3(y,[010010011]);title('三维饼图');
具体图形如图2.14所示。
图2.14直方图
3.三维着色图与等高线图
例14画旋转抛物面
着色图与等高线图。
程序:
x=-1:
0.2:
1;
y=-1:
0.2:
1;
[XY]=meshgrid(x,y);%生成网格点
z=X.^2+Y.^2;
surfc(z)%着色图与等高线图结合函数
具体图形如图2.15所示。
图2.15着色图与等高线图
2.2.4动画图形的绘制
实时动画可以进行物理仿真、数字仿真等,动画制作时要受到软硬件资源的限制。
例15半径为R车轮上质点作摆线运动,方程为
程序:
v0=2;R=1;t=0:
0.009:
10;
x0=0;y0=0;
x=v0*t-R*sin(v0/R*t);
y=R-R*cos(v0/R*t);
plot(x,y);
axis([0,20,0,10]);
axis('off');
point=line(x0,y0,'color','r','linestyle','.','erasemode','xor','markersize',50);
n=length(t);
i=1;
while1
set(point,'xdata',x(i),'ydata',y(i));
pause(0.01);
drawnow;
i=i+1;
ifi>n,
i=1;
end
end
动画图略.
上机实验
1绘制函数
图
2绘制椭圆抛物面
图
3绘制旋转双叶双曲面
的图
4绘制旋转椭圆面
图
V课外作业:
上机实验
1绘制函数
图
2绘制椭圆抛物面
图
3绘制旋转双叶双曲面
的图
4绘制旋转椭圆面
图
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