主要内容

球坐标转换为笛卡尔坐标并解析绘图

此示例演示如何将符号表达式从球坐标转换为笛卡尔坐标,并在不显式生成数值数据的情况下,解析地绘制转换后的表达式。

在球坐标系中,一点的位置 P 可以用三个变量来表征。不同的教科书对用来描述球坐标的变量有不同的约定。对于这些例子,使用以下约定:

  • 径向距离 ρ

  • 方位角 θ

  • 极坐标角 ϕ

点的变换 P 从球坐标开始 ρ θ ϕ 到笛卡尔坐标 x y z 是由

x ρ ϕ 因为 θ y ρ ϕ θ z ρ 因为 ϕ

通过将符号表达式从球坐标转换为笛卡尔坐标,然后可以使用symbolic Math Toolbox™图形函数绘制表达式,例如fplot3而且fsurf

画出一个点及其投影

画出点 P 它位于 ρ θ ϕ 1 1 2 0 7 5

把球坐标转换成笛卡尔坐标 x P y P z P .因为转换后的坐标包含数值,所以使用plot3画出这个点。

Rho = 1;Theta = 1.2;= 0.75;x_P = sin *cos;y_P = rho*sin()*sin();z_P = cos();plot3 (x_P y_P z_P,“柯”“MarkerSize”10“MarkerFaceColor”“k”)举行

标记图中的每个轴,改变视线,并设置轴缩放以使用相等的数据单位。

包含(“x”) ylabel (“y”) zlabel (“z”)视图([75 40])轴平等的

接下来,绘制点的直线投影 P 到原点。球坐标下的直线投影用 r 1 2 0 7 5 , r 0 1 .将此行参数化指定为符号表达式,并使用fplot3

信谊rXr = r*sin *cos;Yr = r*sin()*sin();Zr = r*cos();fplot3 (xr,年,zr,ρ[0],“k”

的垂直线投影 x y 飞机。直角坐标下的直线投影用 x P y P z , z 0 z P

信谊zfplot3(信谊(x_P),信谊(y_P), z, [0 z_P],“k”

的顶部水平线投影 z 设在。直角坐标下的直线投影用 r ϕ 因为 θ r ϕ θ z P , r 0 1

fplot3 (xr,年,信谊(z_P)[0ρ),“k——”

绘制底部水平线投影到 z 设在。直角坐标下的直线投影用 r ϕ 因为 θ r ϕ θ 0 , r 0 1

fplot3 (xr,年,信谊(0)[0ρ),“k”

图中包含一个轴对象。axis对象包含5个类型为line, parameterizedfunctionline的对象。

接下来,绘制显示方位角跨度的平面 θ x y -plane的坐标 z 0

信谊年代tx_imuthal = s*sin(phi)*cos(t);Y_azimuthal = s*sin(phi)* sint;Fsurf (x_azimuthal,y_azimuthal,0,[0 rho 0 theta],“FaceColor”“b”“EdgeColor”“没有”

画出极坐标角张成的平面 ϕ

信谊uvX_polar = u*sin(v)*cos();Y_polar = u*sin(v)*sin(theta);Z_polar = u*cos(v);Fsurf (x_polar,y_polar,z_polar,[0 0],“FaceColor”‘g’“EdgeColor”“没有”)举行

图中包含一个轴对象。axis对象包含7个类型为line, parameterizedfunctionline, parameterizedfunctionsurface的对象。

绘制一个球体

画一个有半径的球 r 4

在球坐标系中,球面参数化为 4 θ ϕ , ϕ 0 π 而且 θ 0 2 π .通过将曲面参数化指定为符号表达式,将球面坐标转换为笛卡尔坐标。然后用fsurf

信谊φθR = 4;X = r*sin *cos;Y = r*sin()*sin()Z = r*cos;Fsurf (x,y,z,[0 PI 0 2* PI])轴平等的

图中包含一个轴对象。axis对象包含一个parameterizedfunctionsurface类型的对象。

绘制半球面

画一个有半径的半球 r 4

在球坐标系中,球面参数化为 4 θ ϕ , ϕ 0 π / 2 而且 θ 0 2 π .通过将曲面参数化指定为符号表达式,将球面坐标转换为笛卡尔坐标。然后用fsurf

信谊φθR = 4;X = r*sin *cos;Y = r*sin()*sin()Z = r*cos;Fsurf (x,y,z,[0 pi/2 02 *pi])轴平等的

图中包含一个轴对象。axis对象包含一个parameterizedfunctionsurface类型的对象。

绘制一个参数化曲面

绘制一个参数化曲面,其在球坐标中的径向距离与方位角和极坐标角有关。

曲面有径向坐标 ρ 2 + 5 ϕ + 7 θ , ϕ 0 π 而且 θ 0 2 π .通过将曲面参数化指定为符号表达式,将球面坐标转换为笛卡尔坐标。然后绘制参数化曲面fsurf

信谊φθRho = 2 + sin(5* + 7*);X = sin *cos;Y = sin *sin();Z = cos();Fsurf (x,y,z,[0 PI 0 2* PI]) view(45,50)

图中包含一个轴对象。axis对象包含一个parameterizedfunctionsurface类型的对象。

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