16、图形绘制的基本概念

目录

一、离散数据和离散系数

二、连续函数

三、绘制图形示例

 四、图形绘制的基本操作


一、离散数据和离散系数

一个二元实数标量对(x0,y0)可以用平面上的点来表示,一个二元实数标量数组[(x1,y1) (x2,y2) ... (xn,yn)]可以用平面上的一组点来表示。对于离散函数Y=f(X),当X为一维标量数组[x1,x2,... ,xn]时,根据函数关系可以求出Y相应的一维标量[y1,y2,... ,yn]。

注意:在MATLAB中当把这两个向量数组在直角坐标系中用点序列来表示时可用于实现离散函数的可视化,但只能反映在图形上离散序列的限定的有限点上或是有限区间内的函数关系,而无法实现对无限区间上的数据的可视化的。

例1:离散数据和离散函数的可视化。

%生成两个一维数组
x=[1 2 4 6 7 8 10 11 12 14 16];  
y=[1 2 3 4 7 8 10 10 8 7 6];
%绘制第一个图形
figure(1)
plot(x,y,'o','MarkerSize',15)
%生成第二组数据
xx=1:20;
yy=log(xx);
%绘制第二个图形
figure(2)
plot(xx,yy,'c','MarkerSize',15)

运行结果:

二、连续函数

在MATLAB中是无法画出真正的连续函数的,因此在实现连续函数的可视化时,首先必须将连续函数用在一组离散自变量上计算函数结果,然后将自变量数组和结果数组在图形中表示出来。

当然,这些离散的点还是不能表现函数的连续性的。为了更形象地表现函数的规律及其连续变化,通常采用以下两种方法:

(1)对离散区间进行更细的划分,逐步趋近函数的连续变化特性,直到达到视觉上的连续效果。

(2)把每两个离散点用直线连接,以每两个离散点之间的直线来近似表示两点间的函数特性。

例2:连续函数的可视化

%生成第一组数据
x=(0:12)*pi/6;y=cos(3*x);
%生成第二组数据
xx=(0:360)*pi/180;yy=cos(3*xx);
%绘制图形
figure(1)
subplot(2,2,1);plot(x,y,'o','MarkerSize',3);xlim([0 2*pi])
subplot(2,2,2);plot(x,y,'LineWidth',2);xlim([0 2*pi])
subplot(2,2,3);plot(xx,yy,'o','MarkerSize',3);xlim([0 2*pi])
subplot(2,2,4);plot(xx,yy,'LineWidth',2);xlim([0 2*pi])

运行结果:

三、绘制图形示例

例3:设函数y=x+sin x+ex,试利用MATLAB绘制该函数在x∈[-Π/2,Π/2]上的图像

简单绘制

%生成数据
x=-pi/2:0.01:pi/2;
y=x+sin(x)+exp(x);
%绘制图形
plot(x,y)

运行结果:

添加网格线,修改曲线样式

%生成数据
x=-pi/2:0.01:pi/2;
y=x+sin(x)+exp(x);
%绘制图形
plot(x,y,'ro') %修改曲线样式
grid on  %添加网格线

运行结果:

 再添加一下注释

%生成数据
x=-pi/2:0.01:pi/2;
y=x+sin(x)+exp(x);
%绘制图形
plot(x,y,'ro') %修改曲线样式
grid on  %添加网格线
%添加注释
title('y的函数图像')
xlabel('x')
ylabel('y')
legend('y=x+sin x+e^x')

运行结果:

 四、图形绘制的基本操作

利用MATLAB绘制图形大致分为如下7个步骤

(1)数据准备,根据自变量计算出相应的函数值

(2)选定图形窗口及子图位置,默认情况下,绘制图形为figure.1、figure.2......

(3)调用绘图函数,例如plot函数

(4)设置坐标轴的范围、刻度及坐标网格

(5)设置线性、标记类型及其大小等

(6)添加图形注释,例如 图名、坐标名称、图例、文字说明等

(7)图形的导出和打印

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