Python NumPyのemath.sqrt()メソッドで複素数入力の平方根を計算する方法

入力値の平方根を計算するには、Python NumPyのemath.sqrt()メソッドを使用します。このメソッドは引数xの平方根を返します。xがスカラーであれば結果もスカラーとして返され、配列であれば配列として返されます。また、負の入力要素が含まれる場合には、自動的に複素数値が返されるのが特徴です。

通常のnp.sqrt()では負の数を渡すとNaNが返されますが、np.emath.sqrt()（np.scimath.sqrt()のエイリアス）を使えば、負の数や複素数に対しても正しく複素数の平方根を求められます。

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

次に、complex()メソッドを使って複素数の入力値を明示的に作成します。ここでは実部が-9.0、虚部が0.0の複素数を定義します。

a = complex(-9.0, 0.0)

作成した複素数の値を表示して確認します。

print("複素数の値を表示...\n", a)

入力値の平方根を計算するために、Python NumPyのemath.sqrt()メソッドを呼び出します。

print("\n結果...\n", np.emath.sqrt(a))

コード例

import numpy as np

# complex()メソッドを使って複素数を明示的に作成
a = complex(-9.0, 0.0)

# 複素数の値を表示
print("複素数の値を表示...\n", a)

# emath.sqrt()メソッドで入力値の平方根を計算
# xがスカラーならスカラーを、配列なら配列を返す
print("\n結果...\n", np.emath.sqrt(a))

実行結果

複素数の値を表示...
(-9+0j)

結果...
3j

実行結果を見ると、-9の平方根として3j（純虚数）が返されていることがわかります。これは数学的にも正しい結果で、(3j)² = 9j² = -9 となるためです。このようにemath.sqrt()を使うことで、負の数を含む入力でもエラーやNaNにならずに複素数の平方根を安全に計算できます。