Python Matplotlib を使用してベクトルをプロットする

1. Python matplotlib で matplotlib.axes.Axes.arrow() 関数を使用してベクトルをプロットする
2. Python matplotlib で matplotlib.pyplot.quiver() 関数を使用してベクトルをプロットする

ベクトルは、大きさと方向を持つベクトル空間内のオブジェクトです。Python の配列を使用してベクトルを表すことができます。

矢印のようなベクトルをプロットするには、グラフ上でその方向を指定する必要があります。matplotlib ライブラリを使用できます。これは、Python でさまざまなグラフやプロットベクトルを作成するためによく使用されます。

Python の matplotlib ライブラリを使用してベクトルをプロットする方法を理解しましょう。

Python matplotlib で matplotlib.axes.Axes.arrow() 関数を使用してベクトルをプロットする

現在の図に軸を追加して、ax.axes() 関数を使用して単純な単一ベクトルをプロットします。

これらの軸にベクトルをプロットするには、Axes.arrow() 関数を使用します。指定された x 座標と y 座標から、指定された開始から終了までの値への矢印を作成します。

これを次のグラフに実装します。

import matplotlib.pyplot as plt

ax = plt.axes()
ax.arrow(1, 2, 5, 5, head_width=0.5, head_length=0.5)
plt.ylim(0, 10)
plt.xlim(0, 10)
plt.show()

出力：

上記の例では、必要なベクトルを座標 (1,2) から (5,5) にプロットします。

head_width および head_length パラメーターは、それぞれ矢印の頭の幅と長さを指定するために使用されます。shape や overhang などの他のパラメータを使用して、最終的なプロットをカスタマイズすることもできます。

Python matplotlib で matplotlib.pyplot.quiver() 関数を使用してベクトルをプロットする

pyplot.quiver() 関数は、2D 図形の矢印のフィールドのプロットを作成できます。これを使用して、一度に複数のベクトルをプロットできます。

ベクトルの座標とグラフの原点を初期化することから始める必要があります。このために、numpy 配列を使用します。

次に、pyplot.quiver() 関数を使用して、これらの座標を使用してプロットを作成します。

以下の例を参照してください。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

coordinates = np.array([[2, 5], [1, 4]])
o = np.array([[0, 0], [0, 0]])
plt.quiver(*o, coordinates[:, 0], coordinates[:, 1], color=["blue", "green"], scale=15)
plt.ylim(-10, 10)
plt.xlim(-10, 10)
plt.show()

出力：

上記の pyplot.quiver() 関数を使用して 2つのベクトルをプロットしました。

原点は o 配列を使用して指定されています。scale パラメータを使用して、矢印の寸法を適切なサイズにスケーリングします。

headlength、headwidth、headaxislength などのさまざまなパラメータを使用して、最終的なプロットをカスタマイズし、矢印の形状とサイズを変更できます。