MATALB（三）绘图命令

绘图命令

（一）二维绘图命令

二维绘图的基本命令有plot，loglog，semilogx，semilogy和polar。它们的使用方法基本相同，其不同点是在不同的坐标中绘制图形。

plot命令使用线性坐标空间绘制图形；

loglog命令在两个对数坐标空间中绘制图形；

而semilogx（或semilogy）命令使用x轴（或y轴）为对数刻度，另外一个轴为线性刻度的坐标空间绘制图形；

polar使用极坐标空间绘制图形。

二维绘图命令plot为了适应各种绘图需要，提供了用于控制线色、数据点和线型的3个基本参数。它的使用格式如下：

plot(x, y, 'color_point_linestyle')

该命令是绘制y对应x的轨迹的命令。y与x均为向量，且具有相同的元素个数。用字符串'color_point_linestyle'完成对上面3个参数的设置。

线色（r-red，g-green, b-blue，w-white，k-balck，i-invisible，y-yellow）

数据点（.，o，x，+，*，S，H，D，V，^，>，<，p）

线型（-，-.，--，:）

都可以根据需要适当选择。

当plot(x, y)中的x和y均为mxn矩阵时，plot命令将绘制n条曲线。

如果多重曲线对应不同的向量绘制，可使用命令

plot(t1, x1, t2, x2, t3, x3)

其中：x1对应t1；x2对应t2；等等。在这种情况下，t1，t2和t3可以具有不同的元素个数，但要求x1、x2和x3必须分别与t1、t2和t3具有相同的元素个数。

也可以使用另外一种形式，将多张图在一张图上显示。

x = [0:0.5:7]
y1 = sin(x)
y2 = cos(x)
y3 = (1/2)*x-0.5
hold on
plot(x, y1)
plot(x, y2)
plot(x, y3)
hold off

plot(x, y1, 'r', x, y2, 'g',  x, y3, 'b')

subplot命令使得在一个屏幕上可以分开显示n个不同坐标系，且可分别在每一个坐标系中绘制曲线。其命令格式如下：

subplot(r,c,p)

该命令将屏幕分成r x c个子窗口，而p表示激活第p个子窗口。窗口的排号是从左到右，自上而下。

subplot(2, 3, 2)
subplot(2, 3, 3)
subplot(2, 3, 4)

在图形绘制完毕后，执行如下命令可以再在图中加入标题、标号、说明和分格线等。

这些命令有title，xlabel，ylabel，text，gtext等。它们的命令格式如下：

title('My Title')
xlabel('My X-axis Label')
ylabel('My Y-axis Label')
text(x, y,'Text for annotation')
gtext('Text for annotation')
grid

gtext命令是使用鼠标定位的文字注释命令。当输入命令后，可以在屏幕上得到一个光标，然后使用鼠标控制 它的位置。单击鼠标左键，即可确定文字设定的位置。

hold on是图形保持命令，可以把当前图形保持在屏幕上不变，同时在这个坐标系内绘制另一个图形。hold命令是一个交替转换命令，即执行一次，转变一个状态（相当于hold on，hold off）

y = x
subplot(2, 3, 2)
title('my data1')
xlabel('my data xlabel')
ylabel('my data ylabel')
text(x, y,'data')
gtext('data symbol')
grid

（二）显函数、符号函数或隐函数的绘图

fplot（fun，lims）绘制由字符串fun指定函数名的函数在x轴区间为lims=[xmin, xmax]的函数图。若lims=[xmin, xmax, ymin, ymax]，则y轴也被限制。

例1：

function y = Afun1(x);
if x<1
    y = x + 1;
else
    y = 1+ 1/x;
end

然后在命令窗口输入

>> fplot('Afun1', [-3, 3])

就可以画出函数f(x)的图形。

也可以使用匿名函数：

>> Afun1 = @(x) (x + 1)*(x < 1) + (1 + 1/x)*(x >= 1);
>> fplot(Afun1, [-3, 3])

>> ezplot(Afun1)%函数Afun1的图形，横轴的近似范围为[-2π，2π]，也可以使用参数来代替默认的参数

例2

>> ezplot('x^2 + (y^2)/4 = 1')

（三）三维图形

在实际工程计算中，最常用的三维绘图是三维曲线图、三维网格图和三维曲面图3中基本类型。与此对应，Matlab也提供了一些三维基本绘图命令，如三维曲线命令plot3，三维网格图命令mesh和三维表面图命令surf。

1.三维曲线

plot3（x, y, z）通过描点连线画出曲线，这里x，y，z都是n维向量，分别表示该曲线上点集的横坐标、纵坐标、竖坐标。

例3

在区间[0, 10π]画出参数曲线x=sint，y=cost，z=t，并分别标注。

t = 0:pi/50:10*pi;
plot3(sin(t), cos(t), t)
xlabel('sin(t)'), ylabel('cos(t)'), zlabel('t')

2.网格图

命令mesh（x, y, z）画网格曲面，这里x，y，z是三个同维数的数据矩阵，分别表示数据点的横坐标、纵坐标、竖坐标，命令mesh(x, y, z)将该数据点在空间中描出，并连成网格。

例4

x = -3:0.1:3; y = -5:0.1:5;
[x, y] = meshgrid(x, y); %生成网格数据
z = (sin(x.*y) + eps)./(x.*y + eps);
mesh(x, y, z)

3.表面图

命令surf(x, y, z)画三维表面图，这里x，y，z是三个同维数的数据矩阵，分别表示数据点的横坐标、纵坐标、竖坐标。

例5

[x, y] = meshgrid([-3:0.2:3]); %生成网格数据
z = (sin(x.*y) + eps)./(x.*y + eps);
surf(x, y, z)

4.旋转曲面

例6

x = 0:10:600;
[X, Y, Z] = cylinder(30*exp(-x/400).*sin((x + 25*pi)/100) + 130);
surf(X, Y, Z)

例7

画出x^2 + (y-5)^2= 16绕x轴旋转一周所形成的旋转曲面。

解：因为这里的函数是隐函数，化成显函数后有两支，必须使用参数方程，旋转面的参数方程为

x = 4cosα，

y = (5 + 4sinα)cosβ，

z = (5 + 4sinα)sinβ.     式中：α，β∈[0, 2π]。

alpha = [0:0.1:2*pi]';
beta = 0:0.1:2*pi;
x = 4*cos(alpha)*ones(size(beta));
y = (5 + 4*sin(alpha))*cos(beta);
z = (5 + 4*sin(alpha))*sin(beta);
surf(x, y, z)

也可以使用匿名函数

x = @(alpha, beta) 4*cos(alpha);
y = @(alpha, beta) (5 + 4*sin(alpha)).*cos(beta);
z = @(alpha, beta) (5 + 4 *sin(alpha)).*sin(beta);
ezsurf(x, y, z)

5.其他二次曲面

Matlab中使用绘图命令ezmesh或ezsurf也很方便，只需要把曲面方程写成两个变量的显函数方程或参数方程即可。

例8

（1）旋转单叶双曲面  (x^2 + y^2)/9 - (z^2)/4 = 1;

x = @(s, t) 3 *sec(s).*cos(t);
y = @(s, t) 3*sec(s).*sin(t);
z = @( s, t) 2*tan(s);
ezmesh(x, y, z)

（2）旋转双叶双曲面   (x^2)/9 - (y^2 + z^2)/4 = 1;

x = @(s, t) 3 *sec(s);
y = @(s, t) 2*tan(s).*cos(t);
z = @( s, t) 2*tan(s).*sin(t);
ezmesh(x, y, z)

（3）抛物柱面  y^2 = x;

ezsurf(@(y, z) y.^2, 50)

（4）椭圆锥面  (x^2)/9 + (y^2)/4 = z^2;

z = @(s, t) tan(s);
x = @(s, t) 3*tan(s).*cos(t);
y = @( s, t) 2*tan(s).*sin(t);
ezsurf(x, y, z)

（5）椭球面  (x^2)/9 + (y^2)/4 + (z^2)/6 = 1;

ellipsoid(0, 0, 0, 3, 2, sqrt( 6))

（6）马鞍面  z = xy;

ezsurf(@(x, y) x.*y)

（7）椭圆柱面 (x^2)/9 + (y^2)/4 = 1;

x = @(s, t) 3*cos(s);
y = @( s, t) 2*sin(s);
z = @(s, t) t;
ezmesh(x, y, z)

（四）3 - D可视化图形

例9

[x, y, z, v] = flow;
isosurface(x, y, z, v);

例10

画出v = (x^2)*y*(z + 1)的示意图。

x = 1:20;
y = 1:10;
z = -10:10;
[x, y, z] = meshgrid(x, y, z);
v = x.^2.*y.*(z + 1);
isosurface(x, y, z, v)