河北工业大学MATLAB实验四

2014秋2012级《MATLAB 程序设计》实验报告
一、实验目的：
1、掌握MATLAB 二维图形绘制命令及其图形控制；
2、熟悉MATLAB 三维图形绘制命令及其图形控制；
3、熟悉特殊二维图形、三维图形的绘制方法。

二、实验内容：
1、在同一坐标系下绘制下面三个函数在[0,40]t ∈的图象，要求三种曲线采用不同颜色以及不同的线型，同时对每条曲线利用函数进行标注，并添加图例。

120.134sin()
t y t y y e t π-===
2、编写程序，选择合适的步距，绘制下面函数在区间[-6,6]中的图象，并对分段的曲线进行标注，同时添加x 轴和y 轴的说明。

sin ,
0(),
036,3
x x y x x x x x ≤⎧⎪=<≤⎨⎪-+>⎩
3、利用subplot 函数在同一绘图窗口中用不同颜色和线型绘制以下两个函数
在t ∈[-2π,2π]范围内的图象。

0.50.21222t t y y e -==
4、某学校有30位教师,其中教授5人,副教授8人,讲师12人,助教5人.试画出职称比例结构饼图，并强调图形的教授部分同时添加标注。

5、生成1×10维的随机数向量a ，分别用红、黄、蓝、绿色绘出其连线图、脉冲图、阶梯图和条形图，并分别标出标题“连线图”、“脉冲图”、“阶梯图”、“条形图”。

6、使用subplot 函数，把图形窗口分成两个部分，分别绘制sin2t 和3cos3t 曲线,t 范围:0-5.要求前者用红色实线，数据点形状为五角星,有网格线，x 轴加标注“x ”，y 轴加标注“y=sin2t ”,加题目“y=sin2t 的曲线”；后者用蓝色虚线，数据点形状为圆形，无网格线，x 轴加标注“x ”，y 轴加标注“y=3cos3t ”,加题目
“y=3cos3t 的曲线”；
7、绘制下列三维曲线:
(1)/20/20cos sin ,02t t x e t
y e t t z t π--⎧=⎪
=≤≤⎨⎪=⎩ (2) 2
3,01x t y t t z t =⎧⎪=≤≤⎨⎪=⎩
8、绘制下列曲面图，并调整三维图的视角、背景色、着色以及透视效果。

(1) z=5,|x|≤5,|y|≤5 (2) 2
2
5(,),3,31f x y x y x y
=-
≤≤++
9、用mesh 和surf 函数，绘制下面方程所表示的三维空间曲面，x 和y 的取值范围设为[-3,3]，并调整三维图的视角、背景色、着色以及透视效果。

22
1010
x y z =-+
10、编写一个drawCircle(r)函数，调用该函数时，根据给定的半径r ，以原点为圆心画一个如图所示的红色空心圆，同时比较不同的坐标轴函数axis 的设置效果。

(图例半径
r=5)
11、绘一个圆柱螺旋线（形似弹簧）图。

圆柱截面直径为10，高度为5，每圈上升高度为1。

如左图所示。

利用先前的绘图结果，对程序做少许修改，得到如右图所示图形。

三、源程序和实验结果
1．
t=0:40;
y1=t;
y2=sqrt(t);
y3=4*pi*exp(-0.1*t).*sin(t);
plot(t,y1,'+r',t,y2,'-b',t,y3,'--g');
text(20,20,'y1=t');
text(20,5,'y2=sqrt(t)');
text(0,10,'y3=4*pi*exp(-0.1*t)*sin(t)');
legend('t','sqrt(t)','4*pi*exp(-0.1*t)*sin(t)');
0510152025303540
2.
x=linspace(-6,6);
y=sin(x).*(x<=0)+x.*(x>0&x<=3)+(-x+6).*(x>3); plot(x,y);
text(-pi,0,'sin(x)');
text(2,2,'x');
text(4,2,'-x+6');
xlabel('自变量','FontSize',15);
ylabel('自变量','FontSize',8);
-6
-4-20246
自变量
自变量
3.
t=linspace(-2*pi,2*pi,200); y1=2.^(0.5*abs(t)); y2=2*exp(-0.2*t); subplot(1,2,1); plot(t,y1,'+r'); subplot(1,2,2); plot(t,y2,'--b');
-10
-50510
4.
x=[5 8 12 5]; y=[1 0 0 0];
labels={'教授','副教授','讲师','助教'}; pie(x,y,labels);
副教
5.
a=rand(1,10); subplot(2,2,1); plot(a,'r'); axis('equal'); title('连线图'); subplot(2,2,2); stem(a,'y'); axis('equal'); title('脉冲图'); subplot(2,2,3); stairs(a,'b'); axis('equal'); title('阶梯图'); subplot(2,2,4); bar(a,'g');
axis('equal'); title('条形图');
2
4
68
10
-2
-1012
3连线图
2
4
6810
脉
冲图
2
4
6
8
10
阶梯图
12345678
910
-2
024
条形图
6．
t=linspace(0,5,20); y1=sin(2*t); y2=3*cos(3*t); subplot(1,2,1); plot(t,y1,'-*r'); grid on ; xlabel('x');
ylabel('y=sin2t');
title('y=sin2t 的曲线'); subplot(1,2,2); plot(t,y2,':.b'); xlabel('x');
ylabel('y=3cos3t');
title('y=3cos3t 的曲线');
x
y =s i n 2t
02
46
x
y =3c o s 3t
y=3cos3t 的曲线
7．
t=linspace(0,2*pi,200);
plot3(exp(-t/20),exp(-t/20),t); axis square ; grid on ;
（2）
t=linspace(0,1,200); plot3(t,t.^2,t.^3); axis square ; grid on ;
8．
（1）
[x,y]=meshgrid(-5:0.5:5); z=5;
mesh(x,y,z);
view(-37.5,30);
color none;
shading interp;
hidden on;
（2）
[x,y]=meshgrid(-3:0.5:3); z=-5./(1+x.^2+y.^2); mesh(x,y,z);
view(-37.5,30);
color black;
colormap colorcube; shading flat;
hidden off;
-4
9．
[x,y]=meshgrid(-3:0.5:3); z=y.^2/10-x.^2/10;
mesh(x,y,z);
view(-37.5,30);
color black;
shading interp;
hidden on;
[x,y]=meshgrid(-3:0.5:3); z=y.^2/10-x.^2/10;
surf(x,y,z);
view(-37.5,30);
color black;
shading interp;
hidden on;
[x,y]=meshgrid(-3:0.5:3); z=y.^2/10-x.^2/10;
surf(x,y,z);
view(-37.5,30);
color black;
shading interp;
hidden on;
10．
r=input('请输入半径r：'); subplot(1,2,1);
polar(r);
subplot(1,2,2);
t=0:0.1:2*pi;
x=sin(t);
y=cos(t);
plot(x,y,'-r');
axis equal;
-0.500.5
10．
t=0:0.1:10*pi;
x=5.*cos(t);
y=5.*sin(t);
z=t/7;
plot3(x,y,z,'b-','linewidth',1);
grid on
axis('square')
xlabel('x轴');
ylabel('y轴');
zlabel('轴');
title('圆柱螺旋线');
-5
5
5
x 轴圆柱螺旋线
y 轴
轴
（2）
t=0:0.1:10*pi;
x=exp(-t/20).*cos(t);
y=exp(-t/20).*sin(t);
z=t/7;
plot3(x,y,z,'b-','linewidth',1); grid on
axis('square')
xlabel('x 轴');
ylabel('y 轴');
zlabel('轴');
title('圆柱螺旋线');
1
x 轴圆柱螺旋线
y 轴轴。