Pythonとmatplotlibでquiverを使ったベクトル場の視覚化

matplotlib.pyplot.quiverは、2Dの矢印のフィールドをプロットするための関数です。この関数は、物理学の分野で力場や電場などを表現するときなどに使われます。

基本的な使用方法は次のとおりです。

ax.quiver(X, Y, U, V, **kw)

ここで、XとYは矢印の位置を定義し、UとVは矢印の方向を定義します。また、**kwには矢印の色やサイズなどを指定することができます。

以下に具体的なコード例を示します。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 5×5サイズのFigureを作成してAxesを追加
fig = plt.figure(figsize=(5, 5))
ax = fig.add_subplot(111)

# 格子点を表示
ax.grid()

# 軸ラベルの設定
ax.set_xlabel("x", fontsize=16)
ax.set_ylabel("y", fontsize=16)

# 軸範囲の設定
ax.set_xlim(-3, 3)
ax.set_ylim(-3, 3)

# x軸とy軸
ax.axhline(0, color="gray")
ax.axvline(0, color="gray")

# ベクトルを表示
# quiver(始点x,始点y,成分x,成分y)
ax.quiver(0, 0, 2, 1, color="red", angles='xy', scale_units='xy', scale=1)

# ベクトルにテキストを添える
ax.text(2, 1, "[2, 1]", color="red", size=15)

plt.show()

このコードは、原点から[2, 1]のベクトルを赤色で描画します。

以上が、Pythonとmatplotlibを使用してquiverを使ったベクトル場の視覚化の基本的な方法です。さまざまなパラメータを調整することで、より複雑なベクトル場の視覚化も可能です。ぜひ試してみてください。.