备战数学建模1——MATLAB矩阵,二维图、三维图!(超级全面易懂)

备战数学建模1——MATLAB矩阵,二维图、三维图!(超级全面易懂)

目录

一、矩阵超级基础的内容1.创建一个1行6列的矩阵2.对矩阵中每个元素都加33.plot函数作图。4.多维矩阵与常见运算5.矩阵乘法,和矩阵点乘6.使用矩阵A对方程A*x= b求解7.Matlab的迁就补全(标量非标量,不同维度)

二、Matlab四种常见二维图1.线图2.条形图3.极坐标图4.散点图

三、Matlab三维图1.三维曲面图2.画子图(几个图画在一张画布上)

一、矩阵超级基础的内容

1.创建一个1行6列的矩阵

a =[1 2 3 8 7 4]

2.对矩阵中每个元素都加3

(线代里面只有和规格的才能加减) 在Matlab里面,如果一个操作数是标量,而另一个操作数不是标量,MATLAB会将该标量隐式扩展到与另一个操作数具有相同的大小

b=a+3

结果:

a =

1 2 3 8 7 4

b =

4 5 6 11 10 7

3.plot函数作图。

以索引为横坐标。索引就是该数字在矩阵里是"第几个"

plot(b)

grid on

grid on 是添加网格线的意思 索引为横坐标,数组的值就是函数的纵坐标值

4.多维矩阵与常见运算

以空格或逗号分隔同一行元素, 分号分隔各行 常见运算:转置、取逆、求特征值和特征向量

A = [3 2 1;2 4 1;3 9 2]

B = A' %求转置矩阵

[D,V] = eig(A) %特征值 特征向量

E = inv(A) %求逆矩阵

F = A*E %验证结果是否为单位矩阵

结果:

A =

3 2 1

2 4 1

3 9 2

B =

3 2 3

2 4 9

1 1 2

D =

-0.3534 -0.5691 -0.2508

-0.4152 0.1144 -0.1181

-0.8383 0.8143 0.9608

V =

7.7217 0 0

0 1.1673 0

0 0 0.1109

E =

-1.0000 5.0000 -2.0000

-1.0000 3.0000 -1.0000

6.0000 -21.0000 8.0000

F =

1 0 0

0 1 0

0 0 1

5.矩阵乘法,和矩阵点乘

C =A*B %矩阵乘法

D = A.*B %矩阵点乘,即对应元素相乘

结果:

C =

14 15 29

15 21 44

29 44 94

D =

9 4 3

4 16 9

3 9 4

6.使用矩阵A对方程A*x= b求解

方法是使用\ (反斜杠)运算符,即A的逆矩阵乘以矩阵b

b =[1;3;5]

x = A\b

A

%验证一下

t = A*x-b %结果应该为0

结果如下:

b =

1

3

5

x =

4

3

-17

A =

3 2 1

2 4 1

3 9 2

t =

0

0

0

7.Matlab的迁就补全(标量非标量,不同维度)

在Matlab里面,如果一个操作数是标量,而另一个操作数不是标量,MATLAB会将该标量隐式扩展到与另一个操作数具有相同的大小

H = [1 1 1; 2 2 2;3 3 3]

K = 4

L = K*H %运算时,K变为3X3的对角矩阵,对角线上都是4

M = K+H %运算时,K编程3X3的矩阵,每个元素都是4

结果:1.得到 4乘以每一个元素;2得到4加上每一个元素

L =

4 4 4

8 8 8

12 12 12

M =

5 5 5

6 6 6

7 7 7

不同维度的行向量和列向量相加

N = [1 2 3 4]

P =[5;6;7]

Q = N+P

结果:

N =

1 2 3 4

P =

5

6

7

Q =

6 7 8 9

7 8 9 10

8 9 10 11

一般不要进行这种不同维度的矩阵运算!

二、Matlab四种常见二维图

1.线图

🎄plot函数用来创建x和y值的简单线图。

x = 0:0.05:30; %从0到30,每隔0,05取一次值

y = sin(x);

plot(x,y); %以x的值为横坐标 以y为纵坐标做线性图

% 若(x,y,'LineWidth',2)可变粗

xlabel("横轴标题") %横轴标签

ylabel("纵轴标题")

%grid on %显示网格

%axis([0,20,-1.5,1.5]) %设置横纵坐标范围

原始图: 改变范围前后对比图: 如果增大间距: 一般的画图间距是:0.05 间距变大的话,直接变得有棱有角的,对于函数图来说,不精细。但是如果只是折线图的话,就完全可以。

plot函数改颜色粗细合集: 改粗细:

plot(x,y,'LineWidth',2); %要再改大就把2变为3

🎄多组函数显示在同一张图

y1 = sin(x)

y2 = cos(x)

plot(x,y1,x,y2)

axis([0,20,-1.5,1.5]) %X,Y的取值范围 可调节

2.条形图

bar函数创建重直条形图 barh函数用来创建水平条形图

t = -3:0.5:3;

p = exp(-t.*t); %函数 exp 就是自然对数e 底数是e 指数就是负t方

bar(t,p)

barh(t,P)

运行结果: 这两张图在我电脑上是 一张一张出来的,有点儿不方便,得取找找之前数学实验,婷姐的做法

3.极坐标图

polarplot函数用来绘制极坐标图

th = 0:0.01:2*pi;

%abs 求绝对值或复数的模

radi = abs(sin(7*th).*cos(10*th));

%radi = abs(sin(2*th).*cos(2*th));

polarplot(th,radi)

运行结果:

4.散点图

scatter函数用来绘制x和y值的散图

Height = randn(1000,1); %生成符合正态分布的随机数

Weight = randn(1000,1);

scatter(Height,Weight)

xlabel( 'Height')

ylabel( 'Wesght')

注意: ✨自己给数据作图

Height = randn(1000,1); %把这个改为自己的数据 矩阵形式存储数据 再调用画图函数就行

✨随机数函数

randn(1000,1); %生成符合正态分布的随机数 最大为1000 最小为1

备战 数学建模:https://blog.csdn.net/nuist_NJUPT/article/details/123945181

三、Matlab三维图

1.三维曲面图

surf函数可用来做三维曲面图。 常见用法:surf(X,Y,Z)或者surf(X) 首先需要用meshgrid创建好空间上(x,y)点

[X,Y] = meshgrid(-2:0. 2:2); %设置不同的步长(间距)影响观感

%Z = X.^2+Y.^2

Z = X.*exp(-X.^2-Y.^2);

surf(X,Y,Z);

%colormap hsv

% colormap %设置颜色,可跟winter、 summer等 hsv默认色

%colorbar

结果:左边经典色,右边是冷色系 介绍一下surf函数的用法: ✨ surf(X,Y,Z) 创建一个三维曲面图,它是一个具有实色边和实色面的三维曲面。该函数将矩阵 Z 中的值绘制为由 X 和 Y 定义的 x-y 平面中的网格上方的高度。曲面的颜色根据 Z 指定的高度而变化。 ✨surf(X,Y,Z,C) 指定曲面的颜色。

✨surf(Z) 创建一个曲面图,并将 Z 中元素的列索引和行索引用作 x 坐标和 y 坐标。 ✨surf(Z,C) 指定曲面的颜色。

meshgrid函数用来生成网格矩阵,既可以是二维网格矩阵,又可以是三维网格矩阵。

1、[X,Y] = meshgrid(x,y) :基于向量x和y中包含的坐标返回二维网格坐标。X是一个矩阵,每一行是x的一个副本,Y也是一个矩阵,每一列是y的一个副本。坐标X和Y表示的网格有length(y)个行和length(x)个列。

2 、[X,Y] = meshgrid(x) 与 [X,Y] = meshgrid(x,x)相同,返回网格大小为length(x)*length(x)的方形网格矩阵。

3、 [X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z),返回由向量x,y,z定义的三维网格坐标,X,Y和Z表示的网格大小为length(x)*length(y)*length(z)。

2.画子图(几个图画在一张画布上)

使用subplot函数可以在同一窗口的不同子区域显示多个绘图 subplot(a,b,c) a行b列的布局,c表示这是第几张图

th = 0:0.01:2*pi;

radi = abs(sin(2*th).*cos(2*th));

Height = randn(1000,1); %生成符合正态分布的随机数

Weight = randn(1000,1);

subplot(2,2,1);surf(X.^2);title('1st')

subplot(2,2,2);surf(Y.^3);title('2nd')

subplot(2,2,3);polarplot(th,radi);title('3rd')

subplot(2,2,4);scatter(Height,Weight);title('4th')

结果:

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