PythonのNumPyで配列要素の逆余弦（アークコサイン）を求める方法

arccos（逆余弦）は多価関数です。各 x に対して、cos(z) = x を満たす数 z は無限に存在します。慣例としては、実部が [0, π] の範囲に収まる角度 z を返します。逆余弦は acos や cos^-1 とも呼ばれます。

実数値の入力データ型の場合、arccos は常に実数の出力を返します。実数や無限大として表現できない値に対しては nan を返し、無効な浮動小数点演算エラーフラグを設定します。一方、複素数値の入力の場合、arccos は [-inf, -1] と [1, inf] に分岐切断（ブランチカット）を持つ複素解析関数であり、前者では上側から、後者では下側から連続になります。

配列要素の三角関数の逆余弦を求めるには、Python NumPy の numpy.arccos() メソッドを使用します。このメソッドは、指定された x 座標において単位円と交わる角度をラジアン [0, π] の範囲で返します。入力 x がスカラーの場合、戻り値もスカラーになります。

パラメータの説明

第1パラメータの x は、単位円上の x 座標です。実数引数の場合、定義域は [-1, 1] となります。第2・第3パラメータは省略可能です。

第2パラメータは ndarray 型で、計算結果を格納する場所を指定します。指定する場合は、入力がブロードキャストされる形状と一致している必要があります。指定しない場合や None を渡した場合は、新しく確保された配列が返されます。

第3パラメータは条件（condition）で、入力全体にブロードキャストされます。条件が True の位置では out 配列に ufunc の計算結果が設定され、それ以外の位置では out 配列は元の値を保持したままになります。

実行手順

まず、必要なライブラリをインポートします。

import numpy as np

numpy.array() メソッドを使って配列を作成します。

arr = np.array((1, -1, 0, 0.3))

作成した配列を表示します。

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

配列のデータ型を確認します。

print("\nArray datatype...\n", arr.dtype)

配列の次元数を取得します。

print("\nArray Dimensions...\n", arr.ndim)

配列の要素数を取得します。

print("\nNumber of elements in the Array...\n", arr.size)

最後に、配列要素の逆余弦を求めて結果を表示します。

print("\nResult...", np.arccos(arr))

完全なコード例

import numpy as np

# 配列要素の三角関数の逆余弦を求めるには、
# Python NumPy の numpy.arccos() メソッドを使用します
# このメソッドは、指定された x 座標で単位円と交わる角度を
# ラジアン [0, pi] の範囲で返します。x がスカラーなら結果もスカラーです
# 第1パラメータの x は単位円上の x 座標です。
# 実数引数の場合、定義域は [-1, 1] です

print("配列要素の逆余弦を求めます...\n")

# numpy.array() メソッドで配列を作成
arr = np.array((1, -1, 0, 0.3))

# 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 Dimensions...\n", arr.ndim)

# 配列の要素数を表示
print("\nNumber of elements...\n", arr.size)

# 配列要素の逆余弦を計算
print("\nResult...", np.arccos(arr))

出力結果

Get the Trigonometric inverse cosine of the array elements...

Array...
[ 1. -1. 0. 0.3]

Our Array type...
float64

Our Array Dimensions...
1

Number of elements...
4

Result... [0. 3.14159265 1.57079633 1.26610367]