2.7. Графики функций двух переменных
MatLab предлагает различные способы визуализации функций двух переменных: построение трехмерных графиков и линий уровня, параметрически заданных линий и поверхностей.
Задание
8. Построить
график функции z
(x,
y)
= x2
+ y2
на области определения в виде квадрата
x
[0, 1], y
[0, 1].
Методика выполнения:
1. Для построения графика функции двух переменных область определения следует разбить прямоугольной сеткой. Удобно использовать два двумерных массива x и y для хранения информации о координатах узлов. Для построения сетки следует использовать команду
>> [X, Y] = meshgrid (0:0.2:1,0:0.2:1) – команду вывода результата не подавлять.
2. Вычислить значения функции в точках пересечения сетки и записать их в матрицу следует командой
>> Z = X.^2 + Y.^2 – команду вывода результата не подавлять.
3. Построить график функции командой
>> mesh (X, Y, Z)
4. Для более точного построения следует выбрать меньший шаг сетки. Выберите шаг сетки 0,05 и снова постройте график функции z (x, y).
2.8. Оформление графиков эффектами и цветом
Изучение цветовых эффектов производите на примере графика, полученного при выполнении самостоятельной работы. Используя новую команду, копируйте заново этапы построения сетки и вычисления функции и изменяйте команду вывода графика.
1. Команда surf строит каркасную поверхность графика функции и заливает каждую клетку поверхности определенным цветом, причем в пределах каждой клетки цвет постоянный:
>> surf (X, Y, Z)
2. Команда shading убирает каркасные линии:
>> shading (X, Y, Z)
3. Команда shading integr плавно заливает поверхность цветом, зависящим от значений функции.
4. Вернуться к первоначальному виду графика, определенному командой mesh, можно при помощи shading faceted.
5. Сделать каркасную поверхность прозрачной можно командой hidden of.
6. Убрать невидимую часть поверхности можно командой hidden on.
7. В MatLab можно вывести рядом с графиком столбик, устанавливающий соответствие между цветом и значением функции (colorbar).
Задание 9. Постройте при помощи surf график поверхности, заданной в задании 8, и дополните его информацией о цвете:
>> surf (X,Y,Z)
>> colorbar
8. Чтобы сделать вывод о значении функции в той или иной точке плоскости xy, следует использовать команду meshc или surfc. Эти команды размещают на плоскости xy линии уровня функции (линии постоянства функции).
9. MatLab позволяет строить поверхности, состоящие из линий уровня. Для задания из самостоятельной работы вместо команды построения графика введите следующие команды:
>> levels = (0:0.01:0.5)
>> contour3 (X, Y, Z, levels)
>> colorbar
Установка цветовой палитры
Простым, но эффективным способом цветового оформления графика является установка цветовой палитры при помощи функции colormap.
Пример (примените к графику из самостоятельной работы):
>> surfc (X, Y, Z)
>> colorbar
>> colormap (autumn)
>> title (‘График функции z (x, y)’)
>> xlabel (‘x’)
>> ylabel (‘y’)
>> zlable (‘z’)
Таблица 2.2