Лабораторная работа № 3
Графика в MATLAB. Двумерная и трёхмерная графика.
Интерполяции и аппроксимации данных.
Использование математического пакета MATLAB
для исследования функций
Цель занятия: использование математического пакета MATLAB для графических построений. Интерполяция и аппроксимация данных. Использование математического пакета MATLAB для исследования функций и операций с полиномами. Использование математического пакета MATLAB для численного интегрирования и решения дифференциальных уравнений (4 часа).
Теоретическая часть
Построение графика функций одной переменной
MATLAB обладает широким набором средств для построения графиков функций одной и двух переменных и отображения различных типов данных. Все графики выводятся в графические окна со своими меню и панелями инструментов. Вид графиков определяется аргументами графических команд и затем может быть изменён при помощи инструментов графического окна. Важно понимать, что для построения графиков функций на некоторой области изменения аргументов следует вычислить значения функции в точках области, часто для получения хороших графиков следует использовать достаточно много точек.
Разберем сначала, как получить график функции одной переменной, к примеру:
на отрезке [-2, 2]. Первый шаг состоит в задании координат точек по оси абсцисс. Заполнение вектора x элементами с постоянным шагом при помощи двоеточия позволяет просто решить эту задачу. Далее необходимо поэлементно вычислить значения f(x) для каждого элемента вектора x и записать результат в вектор f. Для построения графика функции осталось использовать какую-либо из графических функций MATLAB. Достаточно универсальной графической функцией является функция plot. В самом простом случае она вызывается с двумя входными аргументами – парой x и f (то есть plot выводит зависимость элементов одного вектора от элементов другого). Последовательность команд, записанная ниже, приводит к появлению графического окна с графиком функции (рис. 3.1):
>> x=[-2:0.05:2];
>> f=exp(x).*sin(pi*x)+x.^2;
>> plot(x,f).
Рис. 3.1
Тип линии, цвет и маркеры определяются значением третьего дополнительного аргумента функции plot. Этот аргумент указывается в апострофах, например, вызов plot(x,f,'ro:') приводит к построению графика красной пунктирной линией, размеченной круглыми маркерами. Обратите внимание, что абсциссы маркеров определяются значениями элементов вектора x. Всего в дополнительном аргументе может быть заполнено три позиции, соответствующие цвету, типу маркеров и стилю линии. Обозначения для них приведены в табл. 3.1. Порядок позиций может быть произвольный, допустимо указывать только один или два параметра, например, цвет и тип маркеров. Посмотрите на результат выполнения следующих команд: plot(x,f,'g'), plot(x,f,'ko'), plot(x,f,':').
Функция plot имеет достаточно универсальный интерфейс, она, в частности, позволяет отображать графики нескольких функций на одних осях. Пусть требуется вывести график не только f(x), но и на отрезке [-2, 2]. Сначала необходимо вычислить значения g(x):
>> g=exp(-x.^2).*sin(5*pi*x);,
а затем вызвать plot, указав через запятую пары x,f и x,g и, при желании, свойства каждой из линий (рис. 3.2):
>> plot(x,f,'ko-', x,g,'k:').
Рис. 3.2
Таблица 3.1
Достарыңызбен бөлісу: |