Python NumPyのchebadd()メソッドでチェビシェフ級数を加算する方法

Python NumPyでは、polynomial.chebyshev.chebadd()メソッドを使うことで、あるチェビシェフ級数を別のチェビシェフ級数に加算できます。このメソッドは、2つのチェビシェフ級数の和 c1 + c2 を表す配列を返します。

引数として渡すのは係数のシーケンスで、低次の項から高次の項へと順に並べます。たとえば [1,2,3] は T₀ + 2·T₁ + 3·T₂ という級数を表します。パラメータ c1 と c2 には、低次から高次の順に並べられたチェビシェフ級数の係数を持つ1次元配列を指定します。

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
from numpy.polynomial import chebyshev as C

次に、チェビシェフ級数の係数を持つ1次元配列を作成します。

c1 = np.array([1,2,3])
c2 = np.array([3,2,1])

係数の配列を表示して確認しましょう。

print("Array1...\n",c1)
print("\nArray2...\n",c2)

配列のデータ型を表示します。

print("\nArray1 datatype...\n",c1.dtype)
print("\nArray2 datatype...\n",c2.dtype)

両方の配列の次元数を確認します。

print("\nDimensions of Array1...\n",c1.ndim)
print("\nDimensions of Array2...\n",c2.ndim)

両方の配列の形状（shape）も確認しておきます。

print("\nShape of Array1...\n",c1.shape)
print("\nShape of Array2...\n",c2.shape)

最後に、チェビシェフ級数を加算するために polynomial.chebyshev.chebadd() メソッドを呼び出します。

print("\nResult (sum)....\n",C.chebadd(c1,c2))

完全なコード例

import numpy as np
from numpy.polynomial import chebyshev as C

# チェビシェフ級数の係数を持つ1次元配列を作成
c1 = np.array([1,2,3])
c2 = np.array([3,2,1])

# 係数の配列を表示
print("Array1...\n",c1)
print("\nArray2...\n",c2)

# データ型を表示
print("\nArray1 datatype...\n",c1.dtype)
print("\nArray2 datatype...\n",c2.dtype)

# 配列の次元数を確認
print("\nDimensions of Array1...\n",c1.ndim)
print("\nDimensions of Array2...\n",c2.ndim)

# 配列の形状を確認
print("\nShape of Array1...\n",c1.shape)
print("\nShape of Array2...\n",c2.shape)

# chebadd()メソッドでチェビシェフ級数を加算
print("\nResult (sum)....\n",C.chebadd(c1,c2))

実行結果

Array1...
[1 2 3]

Array2...
[3 2 1]

Array1 datatype...
int64

Array2 datatype...
int64

Dimensions of Array1...
1

Dimensions of Array2...
1

Shape of Array1...
(3,)

Shape of Array2...
(3,)

Result (sum)....
[4. 4. 4.]

実行結果を見ると、2つのチェビシェフ級数 [1,2,3] と [3,2,1] の和が [4. 4. 4.] として出力されています。対応する次数ごとに係数が加算され、結果は浮動小数点型の配列として返される点に注意してください。