用matlab将一个二维向量进行旋转操作可以利用二阶正交矩阵 A=(■(cosθ&-sinθ@sinθ&cosθ)) 实现。设计程序实现如下功能:把一个边长为2以原点为中心的正方形旋转π/24,并将其做压缩(压缩比r=0.89),重复操作24次,以原点为起点连接正方形四个顶点形成四个长度相等的向量,对四个向量做旋转操作后不改变向量长度和起点,只改变向量终点。将每个向量乘以压缩比,再利用线段连接四个顶点形成新的正方形,重复24次操作用for循环语句实现,程序采用矩阵表示四边形,矩阵每一行记录一个顶点的坐标,共五个顶点,其中,第一个点和第五个点的坐标相同。矩阵由两列,第一列为五个顶点的横坐标,第二列为纵坐标。Line()绘制四边形,参数为矩阵的两列数据,而且每旋转一次都绘一个四边形
时间: 2024-02-12 14:04:37 浏览: 114
好的,以下是用 MATLAB 实现该功能的程序:
```matlab
% 定义初始正方形的矩阵
square = [-1 -1; 1 -1; 1 1; -1 1; -1 -1];
% 定义旋转角度和压缩比
theta = pi/24;
r = 0.89;
% 循环24次进行旋转和压缩操作
for i = 1:24
% 计算旋转矩阵
A = [cos(theta) -sin(theta); sin(theta) cos(theta)];
% 对初始正方形进行旋转和压缩
square = square * A * r;
% 绘制四边形
line(square(:,1), square(:,2));
end
```
程序中首先定义了一个初始正方形的矩阵 `square`,然后在循环中进行旋转和压缩操作,并用 `line()` 函数绘制四边形。注意,程序中的 `line()` 函数只能绘制直线段,因此需要将正方形的五个顶点的坐标以闭合的方式记录在矩阵的第一列和第二列,才能正确绘制四边形。
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```matlab
% 定义常数a
a = 1; % 可以修改这个值
% 创建角度范围
theta = linspace(0, 2*pi, 100); % 更多点将得到更精细的图像
% 计算e(θ)和g(θ)
e_theta = cos(theta);
g_theta = sin(theta);
% 计算r(θ)
r_theta = a*e_theta - a*theta*g_theta;
% 使用quiver函数绘制
figure;
quiver(theta, zeros(size(theta)), r_theta*cos(theta), r_theta*sin(theta));
xlabel('θ'); ylabel('r(θ)');
title(['r(θ) = ' num2str(a) '*[cos(θ)i + sin(θ)j] - [' num2str(a) '*θ*[sin(θ)i - cos(θ)j]]']);
% 显示箭头
hold on;
plot([0 theta], [0 zeros(size(theta))], 'k', 'LineWidth', 2);
grid on;
```
这个代码会创建一个二维平面,其中x轴表示θ,y轴表示对应的r(θ)值。箭头的方向表示e(θ)和g(θ)的组合,颜色深浅代表r(θ)的大小。
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首先,我们需要创建角度变量`θ`的一组值。然后,我们可以使用`meshgrid`函数将这个角度值网格化,分别用于两个函数:
```matlab
% 创建角度范围
theta = linspace(0, 2*pi, 100); % 从0到2π,取100等分
% 极坐标曲线1: sqrt(2)*sin(theta)
r1 = sqrt(2) .* sin(theta);
% 极坐标曲线2: cos(2*theta)
r2 = cos(2*theta);
% 同时绘制两条曲线
figure; % 新建一个窗口
hold on; % 保持当前图形状态以便添加更多线
% 绘制第一个极坐标曲线 (r, theta)
plot(r1, theta, 'r', 'LineWidth', 2, 'DisplayName', 'sqrt(2)*sin(θ)');
% 绘制第二个极坐标曲线 (r^2, theta)
surf(r2.^2, theta, 'FaceColor', 'b', 'EdgeColor', 'none', 'DisplayName', 'cos(2*θ)^2');
xlabel('r'); % x轴标签
ylabel('\theta'); % y轴标签
zlabel('f(\theta)'); % z轴标签
title('极坐标曲线对比: sqrt(2)*sin(θ) vs cos(2*θ)^2');
legend位置改为'best'; % 显示图例
hold off; % 解除保持模式
% 提示用户查看相关图形特性
disp('
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