实验Matlab三维作图的绘制

实验9 三维绘图一、实验目的学会MATLAB软件中三维绘图的方法。

二、实验内容与要求1．三维曲线图格式一：plot3(X,Y,Z,S).说明：当X，Y，Z均为同维向量时，则plot3描出点X(i),Y(i),Z(i)依次相连的空间曲线.若X，Y均为同维矩阵，X，Y，Z每一组相应列向量为坐标画出一条曲线，S为‘color﹣linestyle﹣marker’控制字符表1.6～表1.10.【例1.79】绘制螺旋线.>>t=0:pi/60:10*pi;>>x=sin(t);>>y=cos(t);>>plot3(x,y,t,’*-b’)>>grid on图形的结果如图1.16所示.格式二：comet3(x,y,z).说明：显示一个彗星通过数据x,y,z确定的三维曲线.【例1.80】>>t=-20*pi:pi/50:20*pi;>>comet3(sin(t),cos(t),t)可见到彗星头（一个小圆圈）沿着数据指定的轨道前进的动画图象，彗星轨道为整个函数所画的螺旋线.格式三：fill3(X,Y,Z,C) ℅填充由参数X,Y,Z确定的多边形，参数C指定颜色.图1.16 例1.79图形结果图1.17 例1.81图形结果【例1.81】>>X=[2,1,2;9,7,1;6,7,0];>>Y=[1,7,0;4,7,9;0,4,3];>>Z=[1,8,6;7,9,6;1,6,1];>>C=[1,0,0;0,1,0;0,0,1]>>fill3(X,Y,Z,C)>>grid on图形的结果如图1.17所示.问题 1.30：图 1.17中每个三角形按什么规律画出的？（用X,Y,Z的对应列元素值为坐标画三角形）每个三角形内填充的颜色又有何规律？（用C 第i列元素值对应的颜色，从第i个三角形对应顶点向中心过渡）若C=[1,5,10;1,5,10;1,5,10]，结果如何？2.三维网格图格式：mesh(X,Y,Z,C) ℅画出颜色由C指定的三维网格图.meshc(X,Y,Z,C) ℅画出带有等高线的三维网格图.meshz(X,Y,Z,C) ℅画出带有底座的三维网格图.说明：若X与Y均为向量，n=length(X),m=length(Y), Z必须满足[m,n]=size(Z),则空间中的点(X(j),Y(i),Z(i,j))为所画曲面网线的交点，X 对应于Z的列，Y对应于Z的行；若X,Y,Z均为同维矩阵，则空间中的点(X(i,j),Y(i,j),Z(i,j))为所画曲面的网线的交点；矩阵C指定网线的颜色，MATLAB对矩阵C中的数据进行线性处理，以便从当前色图中获得有用的颜色，若C缺省，网线颜色和曲面的高度Z相匹配.在三维作图常用到命令meshgrid，其功能是生成二元函数z=f(x,y)中x-y平面上的矩形定义域中数据点矩阵X和Y.格式：[X,Y]= meshgrid(x,y).说明：输入向量x为x-y平面上x轴的值，向量y为x-y平面上y轴的值.输出矩阵X为x-y平面上数据点的横坐标值，输出矩阵Y为x-y平面上数据点的纵坐标值.【例1．82】>> x=1:4;>> y=1:5;>> [x,y]=meshgrid(x,y)x =1 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 4y =1 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 5图1.18所示x-y 平面上的矩形定义域中20个数据点（星号点）的坐标就是有X ，Y 决定的。

MATLAB 及仿真技术实验报告
四、实验内容和步骤
1、实验内容
（1）在02πt ≤≤区间内，有3sin x t =，5cos y t =，3z txy =，要求：
① 以子图形式绘出t 与x ,t 与y , t 与z 以及同一标度同一幅图中的三个函数图； ② 绘出三维曲线。

02468-4
-202402468
-505
2
4
6
8
-150
-100-500501000
2
4
6
8
-150
-100-50050100
信息工程学院
3 -2
2
（2）已知
2
)
cos
cos(x
y
x
z+
+
=
绘制三维曲面图，并进行插值着色处理。

510
5
10
（3）用stem绘制离散图象：加网格线
4sin(3π/6)
x n
=+
信息工程学院
5
50
100
150
200
0.5
1
1.5
（4）播放一个直径不断变化的球体。

-1
1
-1
1
2、实验步骤
（1）分析实验内容，写出程序大致框架或完整的程序代码。

（2）进入MATLAB7.0集成环境。

（3）编辑程序并进行保存。

（4）运行程序，若有错误，修改错误后再次运行，如此反复进行到不显示出错为止。

1三维图形绘制实验报告所属课程名称 MATLAB编程与应用实验地点实验日期 2112班级学号姓名指导老师一、实验目的实现手工难以绘制的函数或实验数据的图形可视化，绘制三维图形，通过控制线型、色彩等属性控制对数据内在特征进行表现。

二、实验内容【实验过程及成果】（程序说明、实验代码、实验数据、实验结果）程序说明mesh函数用来绘制三维网格，surf函数用来绘制三维曲面图，surfl函数是具有光照效果的曲面，meshz函数绘制带底座的三维网格曲面，title进行图形标注,meshgrid(x,y)创建网格矩阵。

实验代码>> [x,y]=meshgrid(-8:.5:8);z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))subplot(2,2,1);mesh(x,y,z);title('mesh(x,y,z)')subplot(2,2,2);meshz(x,y,z);title('meshz(x,y,z)')subplot(2,2,3);surf(x,y,z);title('surfc(x,y,z)')subplot(2,2,4);surfl(x,y,z);title('surfl(x,y,z)')实验数据>> [x,y]=meshgrid(-8:.5:8);z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))实验结果【实验小结】（收获体会）了解了mesh、meshc、meshz、surf、surfc、surfl函数来绘制三维曲线、面，mesh函数用来绘制三维网格，而surf函数用来绘制三维曲面图，各线条之间的补面用颜色来填充，meshc函数是带等高线的三维网格曲面,meshz函数是带底座的三维网格曲面，surfc函数具有等高线的曲面和surfl函数具有光照效果的曲面。

通过学习可以基本绘制三维图形并且对三维图形有了全面的认识，可以基本利用三维曲线的基本函数plot3和三维曲线、面的函数，三维等高线的绘制等。

使用matlab绘制三维图形的方法要使用MATLAB绘制三维图形，首先需要了解MATLAB中的三维绘图函数和绘图选项。

下面将介绍一些常用的绘制三维图形的方法。

1.绘制基本的三维图形要绘制基本的三维图形，可以使用以下函数：- plot3(函数：用于在三维坐标系中绘制线条。

- scatter3(函数：用于在三维坐标系中绘制散点图。

- surf(函数：用于绘制三维曲面图。

- mesh(函数：用于绘制三维网格图。

- bar3(函数：用于绘制三维条形图。

- contour3(函数：用于绘制三维等高线图。

例如，下面的代码演示了如何使用plot3(函数绘制一个三维线条图：```x = linspace(0, 2*pi, 100);y = sin(x);z = cos(x);plot3(x, y, z, 'LineWidth', 2);xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');title('3D Line Plot');```2.添加颜色和纹理在绘制三维图形时，可以使用颜色和纹理来增加图形的信息。

MATLAB 提供了一系列函数来处理颜色和纹理，如：- colormap(函数：用于设置颜色映射。

- caxis(函数：用于设置坐标轴范围。

- shading(函数：用于设置颜色插值方法。

- texturemap(函数：用于设置纹理映射方法。

例如，下面的代码展示了如何使用纹理映射来绘制一个球体：```[X, Y, Z] = sphere(50);C = colormap('jet');surface(X, Y, Z, 'FaceColor', 'texturemap', 'CData', C);axis equal;```3.绘制多个数据集要在同一张图中绘制多个数据集，可以使用hold on和hold off命令。

实验报告班级：姓名：学号:实验一名称：绘制二维和三维图形实验内容与实验要求：熟悉Mat lab基本绘图函数、图形处理函数，了解三维曲线和曲面图形的绘制方法。

实验步骤:1、用Matlab基本绘图函数绘制二维图形：根据己知数据，用plot函数画出正弦函数曲线，并进行相应标注。

程序1如下：elf: t=0:pi/50:2*pi; y二sin(t);plot(t, y);axis ([0, 2*pi, T. 2, 1. 2])text(pi/2, 1,' \fontsize{16}\leftarrow\itsin (t) \fontname {隶书}极大值')title ('y二sin(t)') xlabel ('t')ylabel (' y,)运行结果1如下：2、用三维曲线绘图基本指令plot 3绘制三维曲线图：t=0~2pi;x=sin(t) ;y=cos(t); z=cos (2*t);用plot3 函数画出关于x, y, z 的三维曲线图，并适当加标注。

程序2如下：t=(0:0. 02:2)*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=cos (2*t);plot3 (x, y, z,' b」,x, y, z, ' ref )box on运行结果2如下:3.三维网线*曲面.曲线图的比较；网线图mesh扩展形式meshz. me she 以及曲面图surf扩展形式surfl、surfc的运用；peaks曲面图和sphere球面图的绘制以及图形的透视功能。

(1)三维网线、曲面、曲线图比较：程序3如下：x二-4:4;y=x; [X, YZ二meshgrid(x, y);Z二X. "2+Y. "2;subplot (1, 3, 1) : surf (X, Y, Z); 〃绘曲而图subplot (1, 3, 2) ;mesh(X, Y, Z); 〃绘网线图〃绘曲线图subplot (1, 3, 3) :plot3 (x, y, x. "2+y. "2), box on运行结果3如下：1)网线图mesh还有儿个扩展形式：包含零平面的三维网线图：meshz 用带等高线的三维网线图：meshc 程序4如下：elf;x二-4:4;y二x;[X, Y]=meshgrid(x, y) Z二X. "2+Y. 2 subplot(121); meshc(X, Y, Z);subplot(122); meshz(X, Y, Z);[X, Y]=meshgrid(x, y) Z=X. "2+Y. "2; subplot(121); surf1(X, Y, Z):带光照阴影的三维曲面图：surfl带等高线的三维曲面图：surfc 程序5如下：elf;x二一4:4;y二x;subplot(122); surfc(X, Y, Z):运行结果5如下：(3)peaks曲面图peaks曲面图是Matlab为了测试立体绘图给岀的一个快捷函数。

实验四 MATLAB 二维、三维图形的绘制一 实验目的1 掌握二维、三维图形的绘制；2 掌握特殊二维图形的绘制；3 掌握绘图参数的设置；4 了解并学习简单动画的制作。

二 实验内容1 在0-2π区间上画sin(x)和cos(x)，要求在同一个图像中，其中cos(x)图像用红色小圆圈表示，并在函数图上标注“y=sin(x)”，“y=cos(x)”，坐标轴标签为“x 轴”，“y 轴”，标题为“正弦余弦函数图像”。

2 绘制函数x 2/32+y 2/42=1的边界。

3 绘制三维曲线⎪⎩⎪⎨⎧=+=+=u z y x u u 3)sin 21()cos 21(，]10,0[∈u 。

4 使用极坐标绘制]2,0[,2sin πθθρ∈=。

5 绘制函数]2,2[,)cos()sin(21122121-∈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛x x x x x x y y 在上的曲线，数据点用菱形表示，再绘制其对应的等高线。

6 在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线)4c o s (5.012.0x x e y π-=和)cos(5.022x x e y π-=，标记两曲线交叉点，]2,0[π∈x 。

7 在同一张图中用子图的方式分别以条形图、阶梯图、杆图和填充图形式绘制曲线y=2sin(x)。

8 连续函数的可视化：用图形表示调制波形y=sin(t)sin(9t)，变量范围以及步长、曲线表示方法均有自己设定，结果图与下图相似，表达意思相同即可。

9 绘制三维曲线图：x=sin(t), y=cos(t), z=cos(2t)，参考图例如下，学习使用view 和box函数。

10 用曲面画图表示z=x2+y2，参考图例如下。

三维绘图1三维绘图指令2基本XYZ 立体绘图命令●mesh 和plot 是三度空间立体绘图的基本命令，mesh 可画出立体网状图，plot 则可画出立体曲面图，两者产生的图形都会依高度而有不同颜色。

下列命令可画出由函数形成的立体网状图:x=linspace(-2,2,25);%在x 轴上取25点 y=linspace(-2,2,25);%在y 轴上取25点[xx,yy]=meshgrid(x,y);%xx 和yy 都是25x25的矩阵zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2);%计算函数值，zz 也是21x21的矩阵 mesh(xx,yy,zz);%画出立体网状图● surf 和mesh 的用法类似：x=linspace(-2,2,25);%在x 轴上取25点y=linspace(-2,2,25);%在y轴上取25点[xx,yy]=meshgrid(x,y);%xx和yy都是25x25的矩阵zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2);%计算函数值，zz也是25x25的矩阵surf(xx,yy,zz);%画出立体曲面图●peaks为了方便测试立体绘图，MATLAB提供了一个peaks函数，可产生一个凹凸有致的曲面，包含了三个局部极大点及三个局部极小点，其方程式为：要画出此函数的最快方法即是直接键入peaks：peaksz=3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2)-(y+1).^2)-10*(x/5-x.^3-y.^5).*exp(-x.^2-y.^2)-1/3*exp(-(x+1).^2-y.^2)●我们亦可对peaks函数取点，再以各种不同方法进行绘图。

meshz可将曲面加上围裙：[x,y,z]=peaks;meshz(x,y,z);●waterfall可在x方向或y方向产生水流效果：[x,y,z]=peaks;waterfall(x,y,z);●下列命令产生在y方向的水流效果：[x,y,z]=peaks;waterfall(x',y',z');●meshc同时画出网状图与等高线：[x,y,z]=peaks;meshc(x,y,z);●surfc同时画出曲面图与等高线：[x,y,z]=peaks;surfc(x,y,z);●contour3画出曲面在三度空间中的等高线：contour3(peaks,20);●contour画出曲面等高线在XY平面的投影：contour(peaks,20);●plot3可画出三度空间中的曲线：t=linspace(0,20*pi,501);plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t);亦可同时画出两条三度空间中的曲线：t=linspace(0,10*pi,501);plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t,t.*sin(t),t.*cos(t),-t);3三维绘图的主要功能绘制三维线图绘制等高线图绘制伪彩色图绘制三维网线图?绘制三维曲面图、柱面图和球面图?绘制三维多面体并填充颜色（一）三维线图plot3?——?基本的三维图形指令调用格式：plot3(x,y,z)?——?x,y,z是长度相同的向量plot3(X,Y,Z)?——?X,Y,Z是维数相同的矩阵plot3(x,y,z,s)?——?带开关量plot3(x1,y1,z1,’s1’,?x2,y2,z2,’s2’,?…)二维图形的所有基本特性对三维图形全都适用。

实验（六）项目名称：三维绘图一、实验目的：熟悉MATLAB中几个常用的绘图命令，掌握集中常见三维图形的画法。

二、实验原理三维绘图命令：Plot（X,Y,Z）//曲线；mesh(X,Y,Z)//网状；surf(X,Y,Z)//表面；contour(X,Y,Z)//等高线。

三、实验环境1.硬件：PC机2. 软件：Windows操作系统、matlab2015四、实验内容、步骤以及结果4.1.1实验要求：用plot函数画出的三维曲线。

4.1.2实验步骤（1）启动matlab，新建一个M文件；（2）输入程序，如图1；（3）保存文件；（4）编译源程序，观察屏幕上显示的编译信息，修改出现的错误，直到编译成功；图1：plot函数画三维曲线4.1.3运行结果如下：图2：三维曲线4.2.1实验要求：用mesh函数画出的三维网状图。

4.2.2实验步骤（5）启动matlab，新建一个M文件；（6）输入程序，如图3；（7）保存文件；（8）编译源程序，查看运行结果，如图4。

图3：mesh函数画三维网状图图4：运行结果4.3.1实验要求：用surf函数画出的三维表面图。

4.3.2实验步骤（9）启动matlab，新建一个M文件；（10）输入程序，如图5；（11）保存文件；（12）编译源程序，查看运行结果，如图6。

图5：surf函数画三维表面图图6：运行结果4.3.1实验要求：用contour函数画出的等高线图。

4.3.2实验步骤（13）启动matlab，新建一个M文件；（14）输入程序，如图7；（15）保存文件；（16）编译源程序，查看运行结果，如图8。

图7：contour函数画等高线图8：运行结果五、实验总结MATLAB具有强大的图形功能，能够将它们直观的表现出来，解决很多的问题。