应用MATLAB图形函数和绘图实例

### 应用MATLAB图形函数和绘图实例 #### 知识点一：绘制贝塞尔函数图像 在MATLAB中，可以通过内置函数`besselj`来计算贝塞尔函数，并利用`plot`函数来绘制其图像。下面通过一个具体例子来展示如何绘制不同阶数的贝塞尔函数图像。 **代码示例：** ```matlab % 定义变量 x = 0:0.2:12; y1 = besselj(1, x); % 第一阶贝塞尔函数 y2 = besselj(2, x); % 第二阶贝塞尔函数 y3 = besselj(3, x); % 第三阶贝塞尔函数 % 创建图形窗口 figure(1) subplot(2,2,1) % 绘制三条曲线 h = plot(x, y1, x, y2, x, y3); % 设置线条宽度、样式和颜色 set(h, 'LineWidth', 2, 'LineStyle', {'--';':';'-.'}, 'Color', {'r';'g';'b'}); % 设置坐标轴范围 axis([0 12 -0.5 1]) % 添加网格 grid on % 设置X轴和Y轴标签 xlabel('Time') ylabel('Amplitude') % 添加图例 legend(h, 'First', 'Second', 'Third') % 添加标题 title('Bessel Functions') % 在图像上添加文本标注 [y, ix] = min(y1); text(x(ix), y, 'First Min \rightarrow', 'HorizontalAlignment', 'right') % 打印图像 print('-depsc-tiff', '-r200', 'myplot') ``` **知识点说明：** 1. **函数调用：** 使用`besselj(nu, x)`计算第一类贝塞尔函数。 2. **图形设置：** `subplot`用于创建子图；`plot`绘制曲线；`set`设置线条属性；`axis`设置坐标轴范围。 3. **图例与注释：** `legend`添加图例；`text`添加文本标注。 #### 知识点二：绘制正弦波及其变形 **代码示例：** ```matlab % 定义时间变量 t = 0:pi/100:2*pi; % 计算正弦波 y = sin(t); % 绘制正弦波 plot(t, y) grid on % 绘制多条正弦波 y2 = sin(t - 0.25); y3 = sin(t - 0.5); plot(t, y, t, y2, t, y3) % 定义线条类型 plot(t, y, '-', t, y2, '--', t, y3, ':') % 绘制数据点 x = 0:pi/15:4*pi; y = exp(2*cos(x)); plot(x, y, 'r+') % 进一步设置图形 plot(x, y, '-r', x, y, 'ok') % 设置不同线条类型 y1 = exp(2*cos(x)); y2 = exp(2*sin(x)); plot(x, y1, '-*k', x, y2, '-.ok') ``` **知识点说明：** 1. **绘制单个正弦波：** 使用`plot`函数。 2. **绘制多个正弦波：** 可以通过在同一图中多次调用`plot`来实现。 3. **设置线条类型：** 使用`plot`中的第三个参数来指定线条样式。 4. **绘制数据点：** 使用`'+'`符号作为数据点。 5. **自定义线条样式和颜色：** 结合`'-'`、`'*'`等符号以及颜色字母（如`'k'`表示黑色）。 #### 知识点三：矩阵绘图 **代码示例：** ```matlab % 生成矩阵 z = peaks; % 绘制矩阵线条 plot(z) % 变换方向绘图 y = 1:length(peaks); plot(peaks, y) ``` **知识点说明：** 1. **`peaks`函数：** 生成一个预设的矩阵。 2. **绘制矩阵线条：** 可以将矩阵视为一系列数据点进行绘制。 3. **变换方向：** 通过改变`plot`函数的参数顺序来实现。 #### 知识点四：双Y轴绘图及混合坐标轴 **代码示例：** ```matlab % 定义变量 t = 0:pi/20:2*pi; y = exp(sin(t)); % 使用双Y轴绘制 plotyy(t, y, t, y, 'plot', 'stem') % 混合线性轴与对数轴 t = 0:900; A = 1000; a = 0.005; b = 0.005; z1 = A * exp(-a*t); z2 = sin(b*t); [haxes, hline1, hline2] = plotyy(t, z1, t, z2, 'semilogy', 'plot'); axes(haxes(1)) ylabel('Semilog Plot') axes(haxes(2)) ylabel('Linear Plot') set(hline2, 'LineStyle', '--') ``` **知识点说明：** 1. **`plotyy`函数：** 可以同时在同一个图中绘制两个不同的Y轴数据。 2. **混合坐标轴：** 通过设置其中一个坐标轴为对数坐标轴，另一个为线性坐标轴。 #### 知识点五：轴的限制与标记 **代码示例：** ```matlab % 定义变量 x = -pi:0.1:pi; y = sin(x); % 绘制正弦波 plot(x, y) % 设置X轴标记 set(gca, 'XTick', -pi:pi/2:pi) set(gca, 'XTickLabel', {'-pi', '-pi/2', '0', 'pi/2', 'pi'}) % 设置坐标轴标签和标题 xlabel('\pi \leq \Theta \leq \pi') ylabel('sin(\Theta)') title('Plot of sin(\Theta)') % 添加文本标注 text(-pi/4, sin(-pi/4), '\leftarrow sin(-\pi / 4)', ... 'HorizontalAlignment', 'left') % 设置线条颜色和宽度 set(findobj(gca, 'Type', 'line'), 'Color', [0.5 0.5 1], ... 'LineWidth', 2) ``` **知识点说明：** 1. **轴的限制：** 通过`axis([xmin, xmax, ymin, ymax])`设置。 2. **标记设置：** 使用`set(gca, 'XTick', ...)`和`set(gca, 'XTickLabel', ...)`来设置X轴的刻度和标签。 3. **添加图例和注释：** 使用`xlabel`、`ylabel`、`title`和`text`等函数。 4. **自定义线条属性：** 通过`findobj`和`set`来修改线条的颜色和宽度。 #### 知识点六：绘椭圆并调整比例 **代码示例：** ```matlab % 定义变量 t = 0:pi/20:2*pi; % 绘制椭圆 plot(sin(t), 2*cos(t)) grid on % 调整图形比例 axis square axis equal axis equal tight ``` **知识点说明：** 1. **绘制椭圆：** 使用`plot`函数绘制。 2. **调整图形比例：** - `axis square`：使图形保持正方形比例。 - `axis equal`：使X轴和Y轴单位长度相等。 - `axis equal tight`：自动调整图形大小以确保X轴和Y轴单位长度相等且没有额外的空间。 以上是MATLAB中绘制不同类型图形的一些基本方法和技巧，通过对这些示例的学习，可以更好地掌握MATLAB图形绘制的功能。