第三章matlab基本繪圖方法

3.1二維圖形函數(shù)與調(diào)用方法3.2二維圖形處理3.3三維圖形的基本函數(shù)3.4圖形窗口和分割3.5簡單動畫主要內(nèi)容：MATLAB提供了非常豐富的圖形繪制功能，并且每個圖形元素（如坐標軸、曲線格式、文字等）都可以單獨修改，而不影響圖形的其它部分。繪圖函數(shù)幫助helpgraph2d可以得到所用畫二維圖形的命令helpgraph3d可以得到所用畫三維圖形的命令3.1二維圖形函數(shù)與調(diào)用方法1基本二維圖形plot：繪制二維數(shù)據(jù)圖形格式：plot(X,′S′)plot(X,Y,′S′)plot(X1,Y1,′S1′,X2,Y2,′S2′,......,X3,Y3,′S3′)說明:參數(shù)′S′控制數(shù)據(jù)點的標記、曲線類型和曲線色彩，三者置于一對單引號內(nèi)。常用的繪圖選項選項含義選項含義-實線*用星號標出數(shù)據(jù)點--虛線.用點號標出數(shù)據(jù)點

:點線o用圓圈號標出數(shù)據(jù)點-.點劃線x用叉號標出數(shù)據(jù)點b藍色+用加號標出數(shù)據(jù)點g綠色s用正方形標出數(shù)據(jù)點r紅色D用菱形標出數(shù)據(jù)點c青色V用下三角標出數(shù)據(jù)點m洋紅^用上三角標出數(shù)據(jù)點y黃色<用左三角標出數(shù)據(jù)點k黑色>用右三角標出數(shù)據(jù)點w白色H用六角形標出數(shù)據(jù)點P用五角形標出數(shù)據(jù)點格式：plot(X,′S′)說明:當X是實向量時，以該向量元素的下標為橫坐標，元素值為縱坐標畫出一條連續(xù)曲線。當X是實矩陣時，則按列繪制每列元素值相對其下標的曲線，曲線條數(shù)等于輸入?yún)?shù)矩陣的列數(shù)。例3.1x=0:0.1:2*pi;%length(x)=63y1=sin(x);y2=cos(x);y=[y1',y2'];z=[y1;y2];figure(1)plot(y1,'--r+')figure(2)plot(y)figure(3)plot(z)格式：plot(X,Y,′S′)說明:當X和Y為向量時，長度必須相同，分別用于存儲x坐標和y坐標數(shù)據(jù)。當X是向量，Y是有一維與X同維的矩陣時，則繪制出多根不同顏色的曲線。曲線條數(shù)等于Y矩陣的另一維數(shù)，X被作為這些曲線共同的橫坐標。當X和Y是同維矩陣時，則以X,Y對應(yīng)列元素為橫、縱坐標分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。例3.2x=0:0.1:2*pi;y=[sin(x);cos(x)];figure(1)plot(x,y(1,:))figure(2)plot(x,y)格式：plot(X1,Y1,′S1′,X2,Y2,′S2′,......,X3,Y3,′S3′)說明:當輸入?yún)?shù)都為向量時，X1和Y1，X2和Y2，…，Xn和Yn分別組成一組向量對，每一組向量對的長度可以不同。每一向量對可以繪制出一條曲線，這樣可以在同一坐標內(nèi)繪制出多條曲線。例3.3x=0:0.1:2*pi;y=[sin(x);cos(x)];plot(x,y(1,:),′-r′,x(10:60),y(2,10:60),′--ko′)fplot：繪制y=f(x)圖形—泛函繪圖格式：fplot(fname,lims,′S′)說明:其中fname為函數(shù)名或單引號界定的函數(shù)表達式，lims為x,y的取值范圍，′S′定義與plot函數(shù)相同。例3.4fplot('cos(tan(pi*x))',[0,1],'-ro')例3.5%定義函數(shù)fun1.mfunctiony=fun1(x)y=cos(tan(pi*x))%調(diào)用自定義函數(shù)fplot('fun1'

,[0,1],'-ro')%利用嵌入函數(shù)對象定義函數(shù)fun1.mfun1=inline('cos(tan(pi*x))')fplot(fun1,[0,1],'-ro')fplot('sin'

,[0,2*pi])fplot('sin(x)',[0,2*pi]ezplot：繪制隱函數(shù)圖形格式：ezplot(f,[xmin,xmax,ymin,ymax])說明:在區(qū)間xmin<x<xmax和ymin<y<ymax繪制f(x,y)=0的圖形。,默認區(qū)間-2π<x<2π和-2π<y<2π1f(x,y)=0ezplot：繪制隱函數(shù)圖形格式：ezplot(X,Y,[tmin,tmax])說明:在區(qū)間tmin<t<tmax繪制x=X(t)和y=Y(t)的圖形,默認區(qū)間0<t<2π2x=X(t)y=Y(t)ezplot：繪制隱函數(shù)圖形格式：ezplot(f,[a,b])說明:在區(qū)間a<x<b繪制y=f(x)的圖形,默認區(qū)間-2π<x<2π3y=f(x)例3.6ezplot('x^2+y^2-9',[-33-33]),axisequalezplot('8*cos(t)','4*sqrt(2)*sin(t)',[0,2*pi])ezplot('cos(tan(pi*x))',[0,1])2特殊坐標二維圖形（1）極坐標曲線格式：polar(theta,rho,′S′)theta:角度向量rho:幅值向量′S′:控制參數(shù)theta=0:0.1:8*pi;r=cos(4*theta)+1/4;polar(theta,r)例3.7（2）對數(shù)坐標曲線用法與plot相同x=0:0.01:5;y=10.^x;plot(x,y),gridon函數(shù)功能semilogxx軸對數(shù)坐標，y軸線性坐標semilogyx軸線性坐標，y軸對數(shù)坐標loglogx

y軸均為對數(shù)坐標例3.8x=0:0.01:5;y=10.^x;semilogy(x,y)gridon3.2二維圖形處理1圖形標注函數(shù)中的說明文字，除使用標準的ASCII字符外，還可使用LaTeX格式的控制字符，這樣就可以在圖形上添加希臘字母、數(shù)學(xué)符號及公式等內(nèi)容。例如，text(0.3,0.5,′sin({\omega}t+{\beta})′)將得到標注效果sin(ωt+β)。上述函數(shù)除legend外，均可以用于三維函數(shù)。主要函數(shù)：title(′圖形名稱′)xlabel(′x軸說明′)ylabel(′y軸說明′)text(x,y,′圖形說明′)legend(′圖例1′，′圖例2′，...)x=[0:0.1:2*pi];plot(x,sin(x),x,cos(x))title(′正弦和余弦曲線′);xlabel(′θ(弧度)′)ylabel(′y′)text(3,0.5,′sinθcosθ曲線′);legend(′sinθ′,′cosθ′);例3.93.2二維圖形處理2坐標控制axis函數(shù)主要格式axis([xminxmaxyminymaxzminzmax])axisequal：縱、橫坐標軸采用等長刻度。axissquare：產(chǎn)生正方形坐標系(缺省為矩形)。axisauto：使用缺省設(shè)置。axisoff：取消坐標軸。axison：顯示坐標軸。gridon/off：控制是否畫網(wǎng)格線。boxon/off：控制是否加邊框線。holdon/off控制是否刷新當前軸及圖形3.2二維圖形處理t=0:0.1:2*pi;plot(sin(t),cos(t))holdonplot(t/2/pi,sin(t),'r')plot(-t/2/pi,sin(t),'r')gridon;boxon;axisequalholdoff例3.113.3三維圖形的基本函數(shù)1三維曲線圖t=-pi:0.1:8*pi;x=sin(t);y=cos(t);plot3(x,y,t,′-r′)xlabel(′sin(t)′);ylabel(′cos(t)′);zlabel(′t′)plot3函數(shù)格式：Plot3(x1,y1,z1,′S1′,x2,y2,z2,′S2′,…xn,yn,zn,′Sn′)例3.122三維網(wǎng)格圖meshgrid函數(shù)：產(chǎn)生平面區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格坐標矩陣。格式：[X,Y]=meshgrid(A,B)說明：語句執(zhí)行后，矩陣X的每一行都是向量A，行數(shù)等于向量B的元素的個數(shù)，矩陣Y的每一列都是向量B，列數(shù)等于向量A的元素的個數(shù)。2三維網(wǎng)格圖mesh函數(shù)格式：mesh(x,y,z)說明：一般情況下，x,y,z是維數(shù)相同的矩陣。x,y是網(wǎng)格坐標矩陣，z是網(wǎng)格點上的高度矩陣。[x,y]=meshgrid(0:0.08:2*pi);z=sin(x).*cos(y);figure(1)mesh(x,y,z)xlabel('x'),ylabel('y')zlabel('sin(x)cos(x)')gridon,boxonfigure(2)mesh(z),boxon例3.133三維曲面圖surf函數(shù)格式：surf(x,y,z)[x,y]=meshgrid(0:0.08:2*pi);z=sin(x).*cos(y);surf(x,y,z)zlabel(′sin(x)cos(x)′)gridonboxon例3.14例3.15夫瑯和費圓孔衍射圖樣根據(jù)幾何光學(xué)，平行光經(jīng)過球面凸透鏡后將會聚于透鏡焦平面上一點。但實際上，由于光的波動性，平行光經(jīng)過小圓孔后也會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，稱為圓孔的夫朗和費衍射。圓孔的夫朗和費衍射圖樣為一個圓形的亮斑（稱為愛里斑），在愛里斑的周圍還有一組明暗相間的同心圓環(huán)。由于光學(xué)儀器中所用的孔徑光闌、透鏡的邊框等都相當于一個透光的圓孔，所以圓孔的夫朗和費衍射對光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量有直接影響。愛里斑光強約占總光強的84%。而其1級暗環(huán)的角寬度（即愛里斑半角寬度）滿足w=3e-5;lamda=6.328e-7;z=1e5;A=pi*w^2;k=2*pi/lamda;a=linspace(-4000,4000,401);[x,y]=meshgrid(a);r=sqrt(x.^2+y.^2);m=k*w.*r/z;I=(A/lamda/z)^2*(2*besselj(1,m)./m).^2;J=max(max(I));I=I./J;Matlab軟件顯示夫瑯和費圓孔衍射圖樣figure(1)surf(x,y,I)xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('I')shading(‘interp’)%色彩效果colormap(jet),colorbaraxis([-40004000-4000400001])figure(2)plot(x(1,:),I(201,:))xlabel('x'),ylabel('I')axis([-4000400001])figure(3)image(x(1,:),y(:,1),255*I)colormap(gray(255))colorbaraxisequalxlabel('x'),ylabel('y')axis([-40004000-40004000])figure(4)image(x(1,:),y(:,1),10000*I)colormap(gray(255))colorbaraxisequalxlabel('x'),ylabel('y')axis([-40004000-40004000])3.4圖形窗口和分割在實際應(yīng)用中，有時需要在不同圖形窗口或一個圖形窗口中繪制若干個獨立的圖形，這就需要選取不同的圖形窗口或?qū)D形窗口分割。figure函數(shù)格式：figure(n)說明：該函數(shù)打開不同的圖形窗口。n為圖形窗口排序號。默認時打開的是1號圖形窗,即當前窗。t=linspace(0,2*pi,50);figure(1)plot(t,sin(t))figure(2)plot(t,cos(t))例3.163.4圖形窗口和分割在實際應(yīng)用中，有時需要在一個圖形窗口中繪制若干個獨立的圖形，這就需要對圖形窗口分割。subplot函數(shù)格式：subplot(m,n,p)說明：該函數(shù)將當前圖形窗口分成m×n個繪圖區(qū)，即每行n個，共m行。區(qū)號按行優(yōu)先編號，且選定第p個區(qū)為當前活動區(qū)。在每一個繪圖區(qū)允許以不同的坐標系單獨繪制圖形。t=0:0.1:2*pi;subplot(2,2,1)plot(t,sin(t),′-r′)title(′x=sin(t)′);xlabel(′t′)ylabel(′sin(t)′)subplot(2,2,2);plot(t,cos(t),′-b′)title(′y=cos(t)′);xlabel(′t′)ylabel(′cos(t)′)subplot(2,2,3);[X,Y]=meshgrid(0:0.1:2*pi);Z=sin(X).*cos(Y);surf(X,Y,Z)zlabel(′sin(t)cos(t)′)title(′z=sin(t)*cos(t)′);subplot(2,2,4)mesh(X,Y,Z)xlabel(′sin(t)′)ylabel(′cos(t)′)zlabel(′sin(t)cos(t)′)title(′z=sin(t)*cos(t)′);

例3.173.5簡單動畫1質(zhì)點運動軌跡的顯示comet函數(shù)格式：comet(x)comet(x,y)comet(x,y,p)說明：comet（x）顯示質(zhì)點繞向量x運動comet（x，y）顯示質(zhì)點繞向量x與y運動comet(x,y,p)，其中為p軌跡尾巴的長度例3.18動畫模擬上拋運動

vx=100*cos(1/4*pi);

vy=100*sin(1/4*pi);

t=0:0.001:1