MATLAB程序设计教程.docx
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MATLAB程序设计教程
MATLAB程序设计教程
MATLAB程序设计教程课程教案
2009年5月5日授课周次第10周授课时间
授课方式课时理论课?
讨论课?
实验课?
习题课?
其他?
3（请打?
）安排
授课题目（教学章、节或主题）:
实验四MATLATB高层绘图操作
对于教材第五章
5.15.25.35.4
5.55.65.75.8
教学目的、要求:
[1]掌握绘制二维图形的常用函数
[2]掌握绘制三维图形的常用函数
[3]掌握绘制图片的辅助操作
教学重点及难点:
重点:
绘制二维图形的常用函数和三维图形的常用函数
难点:
绘制三维曲面的函数及隐函数绘图
教学基本内容和过程第五章MATLAB绘图
5.1绘制二曲线的基本函数
5.1.1绘制单根二维曲线
plot函数的基本调用格式为:
plot（x,y）
其中x和y为长度相同的向量，分别用于存储x坐标和y坐标数据。
-0.5x例5-1在0?
x?
2,区间内，绘制曲线y=2ecos（4πx）
程序如下:
x=linspace（0,2*pi,100）;
y=2.*exp（-0.5.*x）.*cos（4.*pi.*x）;
plot（x,y）
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运行结果:
plot函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数:
plot（x）
在这种情况下，当x是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。
5.1.2绘制多根二维曲线
1（plot函数的输入参数是矩阵形式
（1）当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制出多根不同颜色的曲线。
曲线条数等于y矩阵的另一维数，x被作为这些曲线共同的横坐标。
（2）当x,y是同维矩阵时，则以x,y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。
（3）对只包含一个输入参数的plot函数，当输入参数是实矩阵时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线，曲线条数等于输入参数矩阵的列数。
当输入参数是复数矩阵时，则按列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。
2（含多个输入参数的plot函数
调用格式为:
plot（x1,y1,x2,y2,…,xn,yn）
（1）当输入参数都为向量时，x1和y1，x2和y2，…，xn和yn分别组成一组向量对，每一组向量对的长度可以不同。
每一向量对可以绘制出一条曲线，这样可以在同一坐标内绘制出多条曲线。
（2）当输入参数有矩阵形式时，配对的x,y按对应列元素为横、纵坐标分别绘
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制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。
例5-2在图形窗口中，以子图形yxyxyyyyx1sin（）2cos（）312,4^3,,,，,，，式同时绘制多根曲线。
程序如下:
x=linspace（-2*pi,2*pi,1000）;
y1=sin（x）;
y2=cos（x）;
y3=y1.*y2;
y4=x.^3;
subplot（2,3,1）;
plot（x,y1）;
title（'y1=sin（x）'）;subplot（2,2,2）;
plot（x,y2）;
title（'y2=cos（x）'）;subplot（2,2,3）;
plot（x,y3）;
title（'y3=y1.*y2'）subplot（2,2,4）;
plot（x,y4）;
title（'y4=x.^3'）
运行结果:
第页3
5.3分段函数的绘图
2,ln（sin（）1）0xxx，，,，,例5-3已知,在[-2*pi,2*pi],区间绘制函数曲线。
y,,cos（4）x，x,0,2e,
方法1源程序:
x=linspace（-2*pi,2*pi,1000）;y=（log（sin（x）+sqrt（1+x.^2）））.*（x<=0）+（cos（4.*x）./exp
（2））.*（x>0）;
plot（x,y）;
运行结果:
方法2源程序:
x1=linspace（-2*pi,0,100）;
y1=（log（sin（x1）+sqrt（1+x1.^2）））;x2=linspace（0,2*pi,100）;
y2=（cos（4.*x2）./exp
（2））;
plot（x1,y1,'r',x2,y2,'b'）;
运行结果:
第页4
5.4其他形式的线性直角坐标图在MATLAB中，二维统计分析图形很多，常见的有条形图、阶梯图、杆图和
填充图等，所采用的函数分别是:
bar（x,y,选项）
stairs（x,y,选项）
stem（x,y,选项）
fill（x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…）
例5-4分别以条形图、阶梯图、杆图和填充图形式绘制曲线y=2sin（x）。
程序如下:
x=0:
pi/10:
2*pi;
y=2*sin（x）;
subplot（2,2,1）;bar（x,y,'g'）;
title（'bar（x,y,''g''）'）;axis（[0,7,-2,2]）;subplot（2,2,2）;stairs（x,y,'b'）;
title（'stairs（x,y,''b''）'）;axis（[0,7,-2,2]）;subplot（2,2,3）;stem（x,y,'k'）;
title（'stem（x,y,''k''）'）;axis（[0,7,-2,2]）;subplot（2,2,4）;fill（x,y,'y'）;
title（'fill（x,y,''y''）'）;axis（[0,7,-2,2]）;
运行结果:
第页5
5.5极坐标图
polar函数用来绘制极坐标图，其调用格式为:
polar（theta,rho,选项）
其中theta为极坐标极角，rho为极坐标矢径，选项的内容与plot函数相似。
例5-5绘制r=sin（t）cos（t）的极坐标图，并标记数据点。
程序如下:
a=input（'inputa:
'）;
b=input（'inputb:
'）;
n=input（'inputn:
'）;
t=0:
pi/50:
2*pi;
r=a*sin（b+n*t）.*cos（b+n*t）;
polar（t,r,'-*'）;
运行结果:
inputa:
2
inputb:
pi
inputn:
4
第页6
5.6绘制空间曲线
5.6.1三维曲线
plot3函数与plot函数用法十分相似，其调用格式为:
plot3（x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,…,xn,yn,zn,选项n）其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot函数相同。
当x,y,z是同维向量时，则x,y,z对应元素构成一条三维曲线。
当x,y,z是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。
xt,sin,
ytt,,,cos020，,例5-6绘制三维曲线。
曲线所对应的参数方程为:
zttt,sincos,
程序如下:
t=0:
pi/100:
20*pi;
x=sin（t）;
y=cos（t）;
z=t.*sin（t）.*cos（t）;
plot3（x,y,z）;
title（'Linein3-DSpace'）;
xlabel（'X'）;ylabel（'Y'）;zlabel（'Z'）;
gridon;
运行结果:
5.7绘制三维曲面的函数
第页7
5.7.1产生三维数据
在MATLAB中，利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。
其格式为:
x=a:
d1:
b;y=c:
d2:
d;
[X,Y]=meshgrid（x,y）;
语句执行后，矩阵X的每一行都是向量x，行数等于向量y的元素的个数，矩阵Y的每一列都是向量y，列数等于向量x的元素的个数
5.7.2绘制三维曲面的函数
surf函数、mesh函数和contour3函数的调用格式为:
mesh（x,y,z）
surf（x,y,z）
contour3（x,y,z,5）;
一般情况下，x,y,z是维数相同的矩阵。
x,y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵。
一般情况下，x,y,z是维数相同的矩阵。
x,y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围。
例5-7绘制三维曲面图z=sin（x+sin（y））-x/10。
程序如下:
[x,y]=meshgrid（0:
0.25:
4*pi）;
z=sin（x+sin（y））-x/10;
mesh（x,y,z）;
axis（[04*pi04*pi-2.51]）;
此外，还有带等高线的三维网格曲面函数meshc和带底座的三维网格曲面函数meshz。
其用法与mesh类似，不同的是meshc还在xy平面上绘制曲面在z轴方向的等高线，meshz还在xy平面上绘制曲面的底座。
运行结果:
第页8
mesh（）
Surf（）
5.8隐函数绘图
5.8.1MATLAB提供了一个ezplot函数绘制隐函数图形，下面介绍其用法。
1（对于函数f=f（x），ezplot函数的调用格式为:
ezplot（f）:
在默认区间-2πezplot（f,[a,b]）:
在区间a2（对于隐函数f=f（x,y），ezplot函数的调用格式为:
ezplot（f）:
在默认区间-2πezplot（f,[xmin,xmax,ymin,ymax]）:
在区间xminezplot（f,[a,b]）:
在区间a第页9
3（对于参数方程x=x（t）和y=y（t），ezplot函数的调用格式为:
ezplot（x,y）:
在默认区间0ezplot（x,y,[tmin,tmax]）:
在区间tmin5.8.2三维曲面图的绘制函数ezsurf的格式为:
ezsurf（f，[xmin,xmax,ymin,ymax]）
功能:
绘制符号表达式f代表的x、y二元函数的在[xmin,xmax,ymin,ymax]范围内的三维曲面。
ezsurf（x,y,z,[smin,smax,tmin,tmax]）
功能:
绘制在[smin,smax,tmin,tmax]范围内x=x（s,t）,y=y（s,t）和z=z（s,t）的三维曲面。
s,xet,cos
,s,yetst,,,,,sin0805，，例5-8绘制曲面图形，，并进行插值着色处理。
zt,,
源程序:
s=linspace（0,8,100）;
t=linspace（0,5*pi,100）;
ezsurf（'exp（-s）.*cos（t）','exp（-s）.*sin（t）','t',[0,8],[0,5*pi]）;
shadinginterp;%ezsurf参考p114,
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