Pythonで2つの配列の内積を求める方法｜numpy.inner()の使い方を解説

Pythonで2つの配列の内積（Inner Product）を求めるには、NumPyの numpy.inner() メソッドを使用します。1次元配列の場合は通常のベクトルの内積が計算され、多次元配列の場合は最後の軸に沿った要素ごとの積の総和が返されます。引数には2つのベクトル a と b を指定し、a と b がスカラーでない場合は、それぞれの最後の次元が一致している必要があります。

内積を求める手順

まず、必要なライブラリをインポートします。

import numpy as np

array() メソッドを使って、2つの1次元配列（NumPy配列）を作成します。

arr1 = np.array([5, 10, 15])
arr2 = np.array([20, 25, 30])

作成した配列を表示して確認します。

print("Array1...\n", arr1)
print("\nArray2...\n", arr2)

両配列の次元数（ndim）を確認します。

print("\nDimensions of Array1...\n", arr1.ndim)
print("\nDimensions of Array2...\n", arr2.ndim)

続いて、両配列の形状（shape）を確認します。

print("\nShape of Array1...\n", arr1.shape)
print("\nShape of Array2...\n", arr2.shape)

最後に、numpy.inner() メソッドを使って2つの配列の内積を計算します。

print("\nResult (Inner Product)...\n", np.inner(arr1, arr2))

サンプルコード全体

ここまでの手順をまとめた完全なサンプルコードは以下の通りです。

import numpy as np

# array() メソッドで2つの1次元配列を作成
arr1 = np.array([5, 10, 15])
arr2 = np.array([20, 25, 30])

# 配列を表示
print("Array1...\n", arr1)
print("\nArray2...\n", arr2)

# 次元数を確認
print("\nDimensions of Array1...\n", arr1.ndim)
print("\nDimensions of Array2...\n", arr2.ndim)

# 形状を確認
print("\nShape of Array1...\n", arr1.shape)
print("\nShape of Array2...\n", arr2.shape)

# numpy.inner() で内積を計算
print("\nResult (Inner Product)...\n", np.inner(arr1, arr2))

実行結果

Array1...
[ 5 10 15]

Array2...
[20 25 30]

Dimensions of Array1...
1

Dimensions of Array2...
1

Shape of Array1...
(3,)

Shape of Array2...
(3,)

Result (Inner Product)...
800

このように、np.inner(arr1, arr2) を呼び出すだけで、2つの配列の内積「800」が簡単に求められました。内積は機械学習や信号処理など、さまざまな分野で頻繁に使われる重要な演算なので、ぜひ覚えておきましょう。