PythonのNumPyを利用して偏角を求める方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】

PythonのNumPyを利用して偏角を求める方法について、TechAcademyのメンター（現役エンジニア）が実際のコードを使用して、初心者向けに解説します。

Pythonについてそもそもよく分からないという方は、Pythonとは何なのか解説した記事を読むとさらに理解が深まります。

 

なお本記事は、TechAcademyのオンラインブートキャンプ、Python講座の内容をもとに紹介しています。

 

この記事では、Pythonを使って複素数値を扱う際に、複素数の「偏角」を求める方法について解説します。

偏角とは

まずは、「偏角」とは何か、についてかんたんに説明します。複素数というのは、通常の実数に加えて、二乗して-1になる数も考えた数のことを言います。

例えば、

i, 5 + 2i, 10, -3 - 6i

などの数のことです。複素数は、「複素数平面」という形で表すことができて、実数部分がx座標、虚数部分がy座標という形で表すことができます。

このときに、x軸(実軸)と複素数を表す点に向かうベクトルのなす角を「偏角」と言います。

NumPyとは

続いて、NumPyについて説明します。NumpyはPythonにおいて、行列計算などの計算を高速に処理することのできるライブラリで、複素数なども扱うことができます。

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NumPyを利用して偏角を求める方法

Numpyを使って偏角を求めたい場合には、angle関数というものを使います。angle関数の使い方は、

NumPy.angle(複素数値)

と記述して、戻り値は渡した複素数の偏角がラジアンで返ってきます。例えば、2 + 2jという数の偏角を知りたい場合には、

ang = np.angle(2+2j)

とすれば良いでしょう。Pythonで複素数を扱うには、iではなくjを用いることに注意してください。

実際に書いてみよう

それでは、実際にコードを書いて、実行して見ましょう。サンプルコードとしては、複素数を用意して、その偏角を取得し、両方を表示するものです。

>>> import numpy as np
>>> num = 2 +2j
>>> ang = np.angle(num)
>>> print(num, ang)

実行すると、

(2+2j) 0.7853981633974483

という値が出力されて、複素数の偏角を取得することができました。ラジアン単位なので、度数にして表示したい場合には、mathモジュールのdegrees関数を使って

>>> import math
>>> print(math.degrees(ang))

とします。この場合、

45.o

と出力されるので、偏角が45度であることが確認できます。

 

まとめ

この記事では、Pythonで複素数の偏角を求める方法について解説しました。複素数を扱うプログラムを作成する際に参考にしてみてください。

監修してくれたメンター

メンターOS AIプログラミングを使って開発を行う。 プログラミング歴は約3年でPythonは割と得意。好きな物理理論は一般相対性理論で動物も好き。

 

 

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