1.5 MATLAB中的函数绘图（1）

绘制函数的图像，可以帮助我们更为直观地了解函数的各种性态。MATLAB中提供了强大的绘图功能，因此MATLAB也是科学研究中常用的绘图工具。

如果没有什么特殊要求，对于形如 y=f（x）这样的一般函数，可以直接用命令plot（x, y, S）来绘图，其中x、y表示横坐标、纵坐标，S 表示绘图时用的线型——不同颜色的实线、虚线等。

需要注意的是，用MATLAB绘图先要得到满足函数的一系列点的坐标，然后将该点集的横坐标、纵坐标分别赋予x和y，因此命令中的x和y都是向量，在输入函数关系y=f（x）时注意使用向量的运算符号。

比如要绘制y=sinx在区间 [0,2π] 上的图形，输入命令：

    >> x=[0: 0.01: 2∗pi]；
    >> y=sin（x）；
    >> plot（x, y）

可以得到图1-3所示图形。

也可以输入如下命令：

    >> x=[0: 0.01: 1]；
    >> y=sin（2∗pi∗x）；
    >> plot（x, y,--）

输出结果如图1-4所示。

我们也可以将多个函数图形画在一张图上，并用不同线型做区分。比如

    >> x=[0: 0.01: 2∗pi]；
    >> h=sin（x+pi/4）；
    >> z=sin（x+pi/6）；
    >> y=sin（x）；
    >> plot（x, y, o , x, z,--, x, h）

其意义为在同一张图上绘制 h=，和y=sinx三个函数在 [0, 2π]上的曲线图。其中，第一个函数用实线，第二个函数用虚线，第三个函数用“〇”连线。输出结果如图1-5所示。

更多的线型和颜色代码，参见MATLAB参考书。

plot命令使用非常简便，不过不能用于绘制隐函数、参数方程形式的函数图像，这时可以用符号函数绘图命令ezplot，如表1-3所示。

比如要绘制y=在上的函数图像，可以用如下命令:

    >>ezplot（sin（1/x）, [1/pi, 2]）

输出结果如图1-6所示。

绘制隐函数x2+y3=1在 [-10, 10]×[-10, 10] 上的图像，可以用命令：

    >>ezplot（x.＾2+y.＾3-1 , [-10, 10,-10, 10]）

输出结果如图1-7所示。

绘制参数方程形式的函数x=3sint-t, y=4cost+t在t∈[-3, 3] 上的函数图像，可以输入命令：

    >>ezplot（3∗sin（t）-t , 4∗cos（t）+t , [-3, 3]）

输出结果如图1-8所示。

如果在M文件中自定义了一个函数，可以用fplot命令绘制其图像。比如编写名为myfun. m的M文件：

    function y=myfun（x）
    y=x.＾3+cos（2∗x+1）

保存myfun. m文件之后，在命令窗口下输入命令：

    >>fplot（myfun , [0, 2]）

即可得到函数在区间 [0,2] 上的图像，如图1-9所示。

如果需要在图像中添加标注，比如对各个坐标轴添加标注、在图形顶端添加标注等，则可以使用标注命令，如表1-4所示。

比如输入如下命令：

    >> x=[0: 0.01: 2∗pi]；
    >> y=sin（10∗x）；
    >> plot（x, y）

输出结果为没有任何标注的函数图像，接着输入如下命令：

    >> xlabel（自变量x）
    >> ylabel（因变量y）
    >> title（y=sin（10x）的图像）

则得到添加标注后的图像，如图1-10所示。

如果对曲线、曲面、点做标注，则可以使用gtext命令：

    >> x=[0: 0.01: 2∗pi]；
    >> y=sin（10∗x）；             %定义函数
    >> plot（ x, y）                %绘制函数图像
    >> gtext（ y=sin（10x））     %为图像添加函数表达式

输入命令后，图上出现一个随鼠标移动的十字光标，如图1-11所示，移动光标到合适位置并单击左键，标注内容“y=sin（10x）”就被放置在此处。

MATLAB绘制的函数图像默认不显示网格线，如果需要显示网格线，则可以输入命令grid on:

    >> x=[0: 0.01: 2∗pi]；
    >> y=sin（10∗x）；            %定义函数
    >> plot（ x, y）               %绘制函数图像
    >> grid on                     %显示网格线

输出结果如图1-12所示。

要消除图中的网格线，直接输入grid off即可。

如果对MATLAB自动生成的图像坐标系不满意，则可以自由调整坐标系的显示区域。命令格式为axis（[x1, x2, y1, y2, z1, z2]），即只显示x∈[x1, x2], y∈[y1, y2], z∈[z1, z2] 范围内的函数图像。

    >> x=[0: 0.01: 2∗pi]；
    >> y=sin（10∗x）；
    >> plot（x, y）
    >> axis（ [1, 2,-1, 0]）  %显示x∈[1, 2] , y∈[-1, 0] 范围内的函数图像

输出结果如图1-13所示。

如果对结果不满意，输入axis auto即可恢复缺省设置。

为了便于做比较，有时需要将多个图像显示在一张图上，MATLAB的分割图像窗口功能可以实现这一目标。命令格式为subplot（m, n, k），表示将图像窗口分成m×n块，并激活其中的第k块，随后输入的所有图形调整命令都将作用在第k块上。如果需要调整其他子窗口，比如第j块上的图形，需要输入subplot（m, n, j），于是随后的所有操作都将作用于第j块上。如果输入命令subplot（1,1,1），则图像窗口合并为一。

比如输入如下命令：

    >> x=[0: 0.01: 2∗pi]；
    >> y=sin（10∗x）；                %定义函数
    >> subplot（2, 2, 1）; plot（x, y）%分出四个窗口，在第1个窗口内绘图
    >> subplot（2, 2, 2）; plot（x, y）%操作转向第2个窗口，绘制函数图像
    >> axis（ [1, 2, 0, 1]）          %在第2个窗口显示 [1, 2]×[0, 1] 范围内的图像
    >> subplot（2, 2, 3）; plot（x, y）%操作转向第3个窗口，绘制函数图像
    >> axis（ [1, 3,-1, 0]）        %在第3个窗口显示 [1, 3] ×[-1, 0]范围内的图像
    >> subplot（2, 2, 4）; plot（x, y）%操作转向第3个窗口，绘制函数图像
    >> axis（ [0, 1, 0, 1]）          %在第4个窗口显示 [0, 1] ×[0, 1] 范围内的图像

输出的结果以及窗口的次序如图1-14所示。

MATLAB的函数绘图功能很多，这里只介绍了一些平面直角坐标下的函数图像绘制操作。下一节会介绍一些更复杂的绘图操作。