quiver3

3 次元矢印プロットまたはベクトルプロット

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構文

quiver3(X,Y,Z,U,V,W)

quiver3(Z,U,V,W)

quiver3(___,scale)

quiver3(___,LineSpec)

quiver3(___,LineSpec,'filled')

quiver3(___,Name,Value)

quiver3(ax,___)

q = quiver3(___)

説明

quiver3(X,Y,Z,U,V,W) は、X、Y、および Z で指定された直交座標に、方向成分 U、V、および W をもつ矢印をプロットします。たとえば、最初の矢印は点 X(1)、Y(1)、および Z(1) を起点とし、x 軸方向に U(1) に従って伸び、y 軸方向に V(1) に従って伸び、z 軸方向に W(1) に従って伸びます。既定では、関数 quiver3 は、矢印が重なり合わないように矢印の長さをスケーリングします。

例

quiver3(Z,U,V,W) は、U、V、および W で指定された方向成分をもつ矢印を、表面 Z に沿った等間隔の点にプロットします。

Z がベクトルの場合、矢印の x 座標の範囲は 1 から Z の要素数までとなり、y 座標はすべて 1 になります。
Z が行列の場合、矢印の x 座標の範囲は 1 から Z の列数までとなり、y 座標の範囲は 1 から Z の行数までとなります。

quiver3(___,scale) は、次のように矢印の長さを調整します。

scale が正の数値のとき、関数 quiver3 は、矢印が重なり合わないように矢印の長さを自動的に調整してから、係数 scale で長さを伸ばします。たとえば、scale が 2 の場合、矢印の長さは 2 倍になり、scale が 0.5 の場合、矢印の長さは半分になります。
quiver3(X,Y,Z,U,V,W,'off') のように、scale が 'off' または 0 の場合、自動スケーリングは無効になります。

例

quiver3(___,LineSpec) は、ラインスタイル、マーカー、および色を設定します。マーカーは、X、Y、および Z で指定した点に表示されます。LineSpec を使用してマーカーを指定する場合、quiver3 は矢じりを表示しません。マーカーを指定し、かつ矢じりを表示するには、代わりに Marker プロパティを設定します。

例

quiver3(___,LineSpec,'filled') は、LineSpec で指定したマーカーを塗りつぶします。

quiver3(___,Name,Value) は、1 つ以上の名前と値のペアの引数を使用して、矢印のプロパティを指定します。プロパティの一覧については、Quiver のプロパティを参照してください。名前と値のペアの引数は、その他すべての入力引数の後に指定します。名前と値のペアの引数は、その矢印プロット内のすべての矢印に適用されます。

quiver3(ax,___) は、現在の座標軸 (gca) ではなく、ax で指定された座標軸に矢印プロットを作成します。ax 引数は、前述の構文における任意の入力引数の組み合わせの前で指定できます。

例

q = quiver3(___) は Quiver オブジェクトを返します。このオブジェクトは、矢印プロットを作成後に、矢印プロットのプロパティを制御するのに便利です。

例

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3 次元矢印プロットの作成

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北アメリカの大気の流れを表すサンプルデータを読み込みます。この例では、データのサブセットを選択します。

load wind
X = x(5:10,20:25,6:10);
Y = y(5:10,20:25,6:10);
Z = z(5:10,20:25,6:10);
U = u(5:10,20:25,6:10);
V = v(5:10,20:25,6:10);
W = w(5:10,20:25,6:10);

選択したサブセットの 3 次元矢印プロットを作成します。ベクトル X、Y、および Z は各矢印の起点の位置を表し、U、V、および W は各矢印の方向成分を表します。既定では、関数 quiver3 は、矢印が重なり合わないよう矢印の長さを短くします。axis equal を呼び出し、各軸で等しい長さのデータ単位を使用します。これにより、矢印が正しい方向を指すようになります。

quiver3(X,Y,Z,U,V,W)
axis equal

Figure contains an axes object. The axes object contains an object of type quiver.

自動スケーリングを無効化

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既定では、関数 quiver3 は、矢印が重なり合わないよう矢印の長さを短くします。自動スケーリングを無効にして、矢印の長さが U、V、W のみによって決まるようにするには、scale 引数を 0 に設定します。

たとえば、まず、10×10 の面をもつ単位球面の x、y、z 座標を返します。関数 surfnorm を使用して、その面法線の方向成分を計算します。次に、自動スケーリングなしで、3 次元矢印プロットを作成します。

[X,Y,Z] = sphere(10);
[U,V,W] = surfnorm(X,Y,Z);
quiver3(X,Y,Z,U,V,W,0)
axis equal

Figure contains an axes object. The axes object contains an object of type quiver.

比較のために、自動スケーリングありのプロットを作成します。矢印が短くなり、重なり合わなくなることがわかります。

figure
quiver3(X,Y,Z,U,V,W)
axis equal

Figure contains an axes object. The axes object contains an object of type quiver.

表面に対して垂直なベクトルをプロット

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関数 $z = x e^{- x^{2} - y^{2}}$ で定義される表面に対して垂直なベクトルをプロットします。関数 quiver3 を使用してベクトルをプロットし、関数 surf を使用して表面をプロットします。

まず、等間隔の x 値と y 値のグリッドを作成します。それらを使用して z を計算します。次に、法線ベクトルを求めます。

[X,Y] = meshgrid(-2:0.25:2,-1:0.2:1);
Z = X.*exp(-X.^2 - Y.^2);
[U,V,W] = surfnorm(X,Y,Z);

そのベクトルを 3 次元矢印プロットとして表示します。次に、同じ座標軸上に表面を表示します。axis equal を呼び出して、ベクトルが表面に対して垂直に表示されるように表示を調整します。

quiver3(X,Y,Z,U,V,W)
hold on
surf(X,Y,Z)
axis equal

Figure contains an axes object. The axes object contains 2 objects of type quiver, surface.

矢印の色を指定

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3 次元矢印プロットを作成し、矢印に色を指定します。

たとえば、まず、表面の x、y、および z 座標を返します。関数 surfnorm を使用して、その面法線の方向成分を計算します。

[X,Y] = meshgrid(-pi/2:pi/8:pi/2,-pi/2:pi/8:pi/2);
Z = sin(X) + cos(Y);
[U,V,W] = surfnorm(Z);

次に、赤い矢印をもつ 3 次元矢印プロットを作成します。

quiver3(X,Y,Z,U,V,W,'r')
axis equal

Figure contains an axes object. The axes object contains an object of type quiver.

3 次元矢印プロットの座標軸を指定

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R2019b 以降、関数 tiledlayout および nexttile を使用して、プロットをタイル表示できます。関数 tiledlayout を呼び出して、1 行 2 列のタイル表示チャートレイアウトを作成します。関数 nexttile を呼び出して axes オブジェクトを作成し、オブジェクトを ax1 として返します。ax1 を関数 quiver3 に渡し、左のプロットを作成します。座標軸を関数 title に渡し、プロットにタイトルを追加します。このプロセスを繰り返して右のプロットを作成します。

[X,Y] = meshgrid(-2:0.25:0,-2:0.25:0);
Z1 = -0.5*(X.^2 + Y.^2);
[U1,V1,W1] = surfnorm(Z1);
Z2 = -X.*Y;
[U2,V2,W2] = surfnorm(Z2);

tiledlayout(1,2)

% Left plot
ax1 = nexttile;
quiver3(ax1,X,Y,Z1,U1,V1,W1)
axis equal
title(ax1,'Left Plot')

% Right plot
ax2 = nexttile;
quiver3(ax2,X,Y,Z2,U2,V2,W2)
axis equal
title(ax2,'Right Plot')

Figure contains 2 axes objects. Axes object 1 with title Left Plot contains an object of type quiver. Axes object 2 with title Right Plot contains an object of type quiver.

3 次元矢印プロットを作成後に変更

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3 次元矢印プロットを作成し、quiver オブジェクトを返します。次に、矢じりを削除し、各矢印の起点にドットマーカーを追加します。

[X,Y] = meshgrid(-3:0.5:3,-3:0.5:3);
Z = 0.2*(Y.^2 - X.^2);
[U,V,W] = surfnorm(Z);

q = quiver3(X,Y,Z,U,V,W);
axis equal
q.ShowArrowHead = 'off';
q.Marker = '.';

Figure contains an axes object. The axes object contains an object of type quiver.

入力引数

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`X` — 矢印の起点の x 座標
スカラー | ベクトル | 行列

矢印の起点の x 座標。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。

X と Y がベクトルで、Z、U、V、および W が行列の場合、quiver3 は X と Y を行列に拡張します。この場合、size(Z)、size(U)、size(V)、および size(W) は [length(Y) length(X)] に等しくなければなりません。ベクトルの行列への拡張の詳細については、meshgrid を参照してください。