关于MATLAB二维数据曲线的研究.doc

绪论 对于数值计算和符号计算，无论计算多么完善，结果多么准确，人们还是难以直接从大量的数据中感受它们的具体含义和内在规律。因此对于人们得到的数据函数需进行绘图工作，以便更直观的感受科学计算结果的全局意义与更多内在本质。本研究旨在通过对MATLAB中二维数据曲线图的介绍与MATLAB二维作图能力的展示使得我们能够使用MATLAB的二维作图能力来解决现实生活及学习生活中的相应问题。 MATLAB中有两类绘图命令，一类是直接对图形句柄进行操作的低层绘图命令，另一类是在低层命令基础上建立起来的高层绘图命令。高层绘图命令简单明了、方便高效。利用高层绘图函数，用户不需过多的考虑绘图细节，只需给出一些基本参数就能得到所学图形。本研究主要介绍MATLAB中的二维高层绘制函数以及二维图像效果的控制。 2 MATLAB二维数据曲线绘制的基本函数 二维数据曲线图是将平面坐标是的数据点连接起来的平面图形。因而可采用不同的坐标系进行绘图。本节将对应不同的坐标系对MATLAB的二维数据曲线图的基本函数进行介绍。 2.1 直角坐标系中的绘图函数 在人们日常生活中最常用到的就是直角坐标系的绘图。因此本研究将重点对此小节进行介绍。而在MATLAB中最主要的直角坐标系的绘图函数就是plot以及其衍生的函数。 2.1.1 plot函数 plot函数是MATLAB中最基本且应用最为广泛的绘图函数。其基本的调用格式为： plot(x,y,选项) plot函数的输入参数是矩阵形式。其操作方法为：先取足够稠密的自变量向量x，然后算出函数值向量y，对应用于绘图。其中x数据的选取为等间隔采样。因此在将x视为自变量时，需选取x的绘图区间以及数据选取的等间隔大小，即生成x向量。x向量的生成语句如下： x=下区间：间隔大小：上区间 或 x=linspace（下区间,间隔大小,上区间） 如x=0：pi/100：2*pi； 其结果为选区x在0到2π区间进行作图。等间隔π/100选取数据。同时对应x y的输入可得到不同的绘制结果： 当x和y是长度相同的向量时，plot函数绘制出单根二维曲线。这时x y 分别用于存储x坐标和y坐标数据。 应用示例：在MATLAB中建立M文件如下： x=[3,15,21,30,34,36]; y=[10,13,27,29,40,41]; plot(x,y) 程序的运行结果见图2-1 图2-1 x y同长度向量的plot绘图 当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，plot函数绘制出多根不同颜色 的曲线。曲线条数等于y的另一维数，x被视为这些曲线的共同横坐标。 应用示例：建立M文件： x=0:2*pi:100; y=[sin(x);50+sin(x);x+sin(x)]; plot(x,y,*) 程序的运行结果见图2-2，程序首先产生一个行向量x，然后对应求得三个y向量作图，所以图中的数据点的x坐标都相同（数据点由星号标出），同时又产生了三条二维曲线。 当x，y是同维矩阵时，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。 应用示例：建立M文件： x1=linspace(0,2*pi,100); x2=linspace(0,3*pi,100); x3=linspace(0,4*pi,100); x=[x1;x2;x3]; y=[sin(x1);5+sin(x2);x3+sin(x3)]; plot(x,y,*) 程序的运行结果见图2-3，可见图中三条曲线的数据点的x坐标并不相同（数据点由星号标出）。 图2-2 x为向量，y为矩阵的plot绘图 图2-3 x y为同维矩阵的plot绘图 （4） 当plot函数只输入了一个参数时，即plot(x)。如果x是实数向量，则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。如果x是复数向量，则分别以向量元素实部和虚部为横，纵坐标绘制一条曲线。 应用示例：建立M文件如下： t=0:0.01:2*pi; x=exp(i*t); y=[x;2*x;t]; plot(y,*) 程序的运行结果见图2-4。其中两个同心圆为取虚数参数的结果，横线为实数参数的结果。 同时plot可含多个输入参数进行使用，其格式为： plot(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2……，xn,yn,选项n) 其效果为对应x，y进行绘图。即相当于运行 plot(x1,y1,选项)；