PythonのNumPyで複素数の偏角（角度）を度単位で取得する方法

Pythonで複素数の偏角（argument）を返すには、NumPyのnumpy.angle()メソッドを使用します。このメソッドは、複素平面上の正の実軸から反時計回りに測った角度を範囲 (-π, π] で返し、戻り値のデータ型は numpy.float64 です。

numpy.angle() の主なパラメータ

• 第1引数（z）： 複素数、または複素数を要素とする配列（シーケンス）
• 第2引数（deg）： True の場合は角度を度（°）で返し、False（デフォルト）の場合はラジアンで返します

それでは、実際にコードを使って手順を確認していきましょう。

手順1: 必要なライブラリをインポートする

まず、必要なライブラリをインポートします。

import numpy as np

手順2: array() メソッドで配列を作成する

次に、array() メソッドを使って複素数を含む配列を作成します。

arr = np.array([1.0, 1.0j, 1+1j])

手順3: 配列の情報を表示する

作成した配列を表示してみましょう。

print("Array...\n", arr)

続いて、配列のデータ型を確認します。

print("\nOur Array type...\n", arr.dtype)

配列の次元数を取得します。

print("\nOur Array Dimension...\n", arr.ndim)

さらに、配列の形状（shape）も確認しておきましょう。

print("\nOur Array Shape...\n", arr.shape)

手順4: numpy.angle() で偏角を度単位で取得する

numpy.angle() メソッドを使って複素数の偏角を求めます。このメソッドは、複素平面上の正の実軸から反時計回りの角度を範囲 (-π, π] で返し、データ型は numpy.float64 になります。ここでは deg = True を指定しているため、結果は度単位で出力されます。

print("\nResult...\n", np.angle(arr, deg = True))

完全なサンプルコード

import numpy as np

# array() メソッドで配列を作成
arr = np.array([1.0, 1.0j, 1+1j])

# 配列を表示
print("Array...\n", arr)

# 配列のデータ型を表示
print("\nOur Array type...\n", arr.dtype)

# 配列の次元数を表示
print("\nOur Array Dimension...\n", arr.ndim)

# 配列の形状を表示
print("\nOur Array Shape...\n", arr.shape)

# numpy.angle() メソッドで複素数の偏角を取得
# 正の実軸から反時計回りの角度を範囲 (-pi, pi] で返し、dtype は numpy.float64
print("\nResult...\n", np.angle(arr, deg = True))

実行結果

Array...
[1.+0.j 0.+1.j 1.+1.j]

Our Array type...
complex128

Our Array Dimension...
1

Our Array Shape...
(3,)

Result...
[ 0. 90. 45.]

結果の解説

出力結果を見ると、各要素の偏角が度単位で返されていることがわかります。

• 1.0（実数）→ 0°： 正の実軸上にあるため角度は0度
• 1.0j（純虚数）→ 90°： 正の虚軸上にあるため90度
• 1+1j → 45°： 実部と虚部が等しい複素数なので45度

このように、numpy.angle() を使えば、複素数や複素数配列の偏角を簡単に計算できます。信号処理やフーリエ解析など、複素数を扱う場面で非常に便利な関数ですので、ぜひ活用してください。