Pythonでべき乗を計算する方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】

Pythonでべき乗を計算する方法について、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。

 

目次

• べき乗とは
• べき乗を計算する方法
• 実際に書いてみよう
• まとめ

 

 

 

べき乗とは

「2の2乗」などの計算を「べき乗」と呼びます。

2の2乗は「2を2回かける」という計算を表し、数式では以下のように表します。

2² = 4

 

べき乗にはマイナスもあります。

例えば、2の-1乗は「2の逆数を1回かける」という意味になり、結果は0.5となります。

2^-1 = 1/2 = 0.5

 

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べき乗を計算する方法

Pythonには下記のようにいろいろな演算子がありますが、Python でべき乗を計算するには「**」演算子を使用します。

• 加算：+
• 減算：-
• 乗算：*
• 除算：/
• 除算の商：//
• 除算の剰余 (あまり)：%
• べき乗：**

なお、0をマイナスでべき乗するとゼロ除算エラー (ZeroDivisionError) となります。

また負の数を小数点でべき乗した結果は複素数で表されます。

べき乗について、詳しくは公式サイトも参考にしてください。

式 (expression) – べき乗

実際に書いてみよう

今回のサンプルプログラムでは、Pythonで上記の演算子で計算した結果を確認します。

# 加算
print(120 + 8)
>> 128

# 減算
print(300 - 44)
>> 256

# 乗算
print(180 * 2)
>> 360

# 除算
print(6.28 / 2)
>> 3.14

# 除算の商
print(6.28 // 2)
>> 3.0

# 除算の剰余
print(6.28 % 2)
>> 0.28000000000000025

# べき乗
print(2 ** 8)
>> 256

 

上記の実行結果で、剰余の小数点以下の小さな値は浮動小数点演算によるものです。

※浮動小数点演算に関する説明はこちらをご参考ください。

 

次に、2のべき乗を3から-3まで比較して確認してみましょう。
書き方と結果は下記のとおりです。

print(2 ** (3))
>> 8

print(2 ** (2))
>> 4

print(2 ** (1))
>> 2

print(2 ** (0))
>> 1

print(2 ** (-1))
>> 0.5

print(2 ** (-2))
>> 0.25

print(2 ** (-3))
>> 0.125

 

上記のプログラムはfor構文を使って以下のようにも記述できます。

※for構文やrange()関数の使い方に関する説明はこちらをご参考ください

for i in range(3, -4, -1):
  print(2 ** (i))

 

まとめ

今回の記事ではPythonでべき乗を計算する方法を学習しました。

何回も掛け算や割り算を行うよりも、簡潔にコードが記述できてスッキリ見えますね。

データの前処理やディープラーニングのモデル構築の際などによく使うので、ぜひ覚えておきましょう。

 

監修してくれたメンター

太田和樹（おおたかずき） ITベンチャー企業のPM兼エンジニア。 普段は主に、Web系アプリケーション開発のプロジェクトマネージャーとプログラミング講師を行っている。守備範囲はフロントエンド、モバイル、サーバサイド、データサイエンティストと幅広い。その幅広い知見を生かして、複数の領域を組み合わせた新しい提案をするのが得意。 開発実績：画像認識技術を活用した駐車場混雑状況把握（実証実験）、音声認識を活用したヘルプデスク支援システム、Pepperを遠隔操作するアプリの開発、大規模基幹系システムの開発・導入マネジメント。 地方在住。仕事のほとんどをリモートオフィスで行う。通勤で消耗する代わりに趣味のDIYや家庭菜園、家族との時間を楽しんでいる。

 

 

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