matlab三维曲面的自动绘制Word文档下载推荐.docx
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绘制所代表的三维曲面图，先要在平面选定一矩形区域，假定矩形区域，然后将在方向分成份，将在方向分成份，由各划分点分别作平行于两坐标轴的直线，将区域D分成个小矩形，生成代表每一个小矩形顶点坐标的平面网格坐标矩阵，最后利用有关函数求对应网格坐标的Z矩阵。
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。
当x=y时，meshgrid函数可写成meshgrid（x）。
当函数不能简单表示出来时，便只能用for循环或while循环来计算z的元素。
不过在很多情况下，可以按行或按列计算z，优势必须一个一个地计算z中的元素，这是用嵌套循环进行计算。
三、设计程序及说明
绘制三维曲面
MATLAB提供了mesh函数和surf函数来绘制三维曲面图。
surf函数和mesh函数的调用格式为：
mesh（x,y,z,c）：
画网格曲面，将数据点在空间中描出,并连成网格。
surf（x,y,z,c）：
画完整曲面，将数据点所表示曲面画出。
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。
1.1
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）;
%在[0,4pi]×
[0,4pi]区域生成网格坐标
z=sin（x+sin（y））-x/10;
mesh（x,y,z）;
axis（[04*pi04*pi-2.51]）;
图表一
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。
1.2
在xy平面内选择区域[-8,8]×
[-8,8]，绘制函数z=sin√x2+y2√x2+y2的4种三维曲面图。
[x,y]=meshgrid（-8:
0.5:
8）;
z=sin（sqrt（x.^2+y.^2））./sqrt（x.^2+y.^2+eps）;
subplot（2,2,1）;
title（'
mesh（x,y,z）'
）
subplot（2,2,2）;
meshc（x,y,z）;
meshc（x,y,z）'
）
subplot（2,2,3）;
meshz（x,y,z）
meshz（x,y,z）'
subplot（2,2,4）;
surf（x,y,z）;
surf（x,y,z）'
图表二
标准三维曲面
MATLAB提供了一些函数用于绘制标准三维曲面，还可以利用这些函数产生相应的绘图数据，常用于三维图形的演示。
三维球面和柱面
sphere函数和cylinder函数分别用与绘制三维球面和柱面。
sphere函数的调用格式为：
[x,y,z]=sphere（n）
该函数将产生（n+1）×
（n+1）矩阵x、y、z，采用这三个矩阵可以绘制出圆心位于远点、半径为1的单位球体。
若在该调用函数是不带输出参数，将直接绘制所需球面。
n决定了球面的圆滑程度，其默认值为20。
若n值取得较小，则将绘制出多面体表面图。
cylinder函数的调用格式为：
[x,y,z]=cylinder（R,n）
其中，R是一个向量，存放柱面各个等间隔高度上的半径，n表示在圆柱圆周上有n个间隔点，缺省时表示有20个间隔点。
例如，cylinder（3）生成一个圆柱，cylinder（[10,1]）生成一个圆锥，而t=0:
pi/100:
4*pi;
R=sin（t）;
cylinder（R,30）生成一个正弦型柱面。
另外，生成矩阵的大小与R向量的长度及n有关。
其余与sphere函数相同。
2.1
球面的绘制。
[x,y,z]=sphere（30）;
surf（x,y,z）;
axissquare;
运行结果如图所示
图表三
2.2
圆锥与圆柱的绘制。
subplot（1,2,1）;
cylinder
（2）;
subplot（1,2,2）;
cylinder（[20,1]）;
图表四
多峰函数曲面
MATLAB还有一个peaks函数，称为多峰函数，常用语三为曲面的演示。
该函数可以用来生成绘图数据矩阵，矩阵元素由函数：
f（x,y）=3（1+x2）e−x2−（y+1）2−10（x5−x3−y5）e−x2−y2−13e−（x+1）2−y2
在矩形区域[-3,3]×
[-3,3]的等分网格点上的函数值确定。
例如:
z=peaks（30）;
将生成一个30*30矩阵z，即分别沿x和y方向将区间[-3,3]等分成29份，并计算这些网格点上的函数值。
默认的等分数是48，即p=peaks将生成一个49×
49矩阵p。
也可以根据网格坐标矩阵x，y重新计算函数值矩阵。
例如：
[x,y]=meshgrid（-5:
0.1:
5）;
z=peaks（x,y）;
生成的数值距阵可以作为mesh、surf等函数的参数而绘制出多峰函数曲面图。
另外，若在调用peaks函数时不带输出参数，则直接绘制出多峰函数曲面图。
其他的三维曲面
条形图、饼形图和填充图等特殊图像，还可以以三维形式出现，使用的函数分别是bar3、pie3和fill3.此外，瀑布图和三维曲面的等高线图也是常用图形之一。
绘制瀑布图用waterfall函数，它的用法及图形效果与meshz函数相似，只是它的网格线是在x轴方向出现，具有瀑布效果。
等高线图用contour3绘制。
4.1
绘制三位图形
（1）绘制魔方阵的三位条形图。
（2）以三维杆图形式绘制曲线y=2sinx。
（3）已知x=[2347,1827,2043,3025],绘制饼图。
（4）用随机的顶点坐标画出5个黄色三角形。
bar3（magic（4））
y=2*sin（0:
pi/10:
2*pi）;
stem3（y）;
pie3（[2347,1827,2043,3025]）;
fill3（rand（3,5）,rand（3,5）,rand（3,5）,'
y'
图表五
4.2
绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。
[X,Y,Z]=peaks（30）;
waterfall（X,Y,Z）
xlabel（'
X-axis'
）,ylabel（'
Y-axis'
）,zlabel（'
Z-axis'
）;
contour3（X,Y,Z,12,'
k'
%其中12代表高度的等级数xlabel（'
图表六
4、设计体会
通过学习MATLAB和进行论文的写作，明白了MATLAB的功能是非常强大的。
从中也认识到自己还有很多的不足，还须要进一步加强。
以上其本上是针对MATLAB的程序设计进行论文，而实际上MATLAB的功能并不是局限于此，它还有很多功能，如在线性代数中的计算，数据处理与多项式计算，数值微分与常微分方程求解，符号计算，图形句柄，图形用户界面设计，MATLAB应用接口等等。
Matlab功能十分强大，不仅有强大的运算功能，还有强大的绘图功能，也许我对它的了解只有一点点，可能还没有入门。
虽然我学习Matlab的时间还很短，但却让我了解到了它的强大的功能，我想，就算时间足够，老师也不可能把所有的东西都讲解给我们，因为一个软件的功能需要自己不断的探索，老师也不可能知道它全部的知识，老师只是为我们指明方向，最终的学习还要靠自己，而且在摸索的路上，我们可能会发现更多学习的乐趣。
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