【matplotlib】Pythonで方程式の折線グラフを描く【高校数学】

NumPyとは？

多次元配列の操作、線型代数計算を中心とする機能を提供します。計算のコードがC言語やFortranで実装されているため、高速に動作します。pandasやSciPyなど、多くのPyDataパッケージがNumPyの機能を利用します。

→【科学計算】機械学習に便利なNumPyの基本！その1【Python】

準備

①VSCodeをインストールします。

→MacOSでVisual Studio Codeをインストール

②VSCodeにPython実行環境を作ります。

→【MacOS】PythonをインストールしてVSCodeの実行環境をつくる【Python】

③Anacondaをインストールします。

→【MacOS】Anaconda3をインストールする【Python3】

④MacPCにインストールしたVSCODEからAnaconda3を利用できる状態にします。

→【MacOS】Visual Studio Code(VSCode)にAnacondaの仮想環境を指定【MacOS】

体重測定をグラフにする

ユウタ君は、毎日体重を測定しています。ある一週間の記録が以下の通りです。

この測定結果を折線グラフにします。コードは以下のようになります。

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1,2,3,4,5,6,7]
y = [64.5,64.8,63.6,64,63.5,63.2,63.1]

plt.plot(x, y)
plt.grid(color='0.8')
plt.show()

実行結果

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1,2,3,4,5,6,7]
y = [64.5,64.8,63.6,64,63.5,63.2,63.1]

plt.plot(x, y)

plt.grid(color='0.8')

方程式をグラフにする

子供の人数を求めるために立てた方程式

\[
3x+6=30
\]

の右辺が0になるように整理すると、

\[
3x+24=0
\]

0をyに置き換えると関数になります。つまり、関数とは入力値が決まると出力値が一つ決まる式です。

\[
y=3x+24
\]

方程式はグラフになる

xに1〜10の値を値を入れると、以下のようなコードと、そのグラフができます。

import matplotlib.pyplot as plt

#データ
x = list(range(1,11))
y = []
for i in range(10):
    y.append(3 * x[i] - 24)

#グラフ
plt.plot(x, y)
plt.grid(color='0.8')
plt.show()

実行結果

x = list(range(1,11))

y = []

for i in range(10):

y.append(3 * x[i] - 24)

Numpyの配列でもっと簡略化できる

3X-24を計算し、yにリストを追加します。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

#データ
x = np.arange(-1.0,1.01,0.01)
y = x * 3

#グラフ
plt.plot(x, y)
plt.grid(color='0.8')
plt.show()

実行結果

import numpy as np

x = np.arange(-1.0,1.01,0.01)

y = x * 3

次回

連立方程式をPythonで解きます。

→【matplotlib】Pythonで連立方程式を解く【高校数学】