Python NumPyで度数法の角度配列の余弦（コサイン）を求める方法

度数法（°）で指定された角度の配列に対する三角関数の余弦（コサイン）を求めるには、Python NumPyの numpy.cos() メソッドを使用します。このメソッドは、第1引数 x の各要素に対する余弦を返します。第1引数 x はラジアン単位の角度です（2π が 360 度に相当）。ここでは角度の配列を渡します。第2・第3引数は省略可能です。

第2引数は ndarray 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。省略または None の場合は、新しく確保された配列が返されます。タプルを指定する場合、その長さは出力の数と一致していなければなりません。

第3引数は条件（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ます。なお、デフォルトの out=None で未初期化の out 配列を作成した場合、条件が False の位置は未初期化のまま残る点に注意してください。

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、cos 0、cos 30、cos 45、cos 60、cos 90、cos 180 を求めるための角度の配列を作成します。

arr = np.array((0., 30., 45., 60., 90., 180.))

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)

度数法で指定された角度の配列の余弦を求めるには、NumPyの cos() メソッドを使用します。numpy.cos() はラジアン単位の角度を受け取るため、「角度 × π ÷ 180」で度からラジアンへ変換してから渡すのがポイントです。

print("\nResult...",np.cos(arr * np.pi / 180. ))

完全なコード例

import numpy as np

# 度数法で指定された角度の配列の三角関数の余弦を求めるには、
# Python NumPyの numpy.cos() メソッドを使用します
# このメソッドは、第1引数 x の各要素に対する余弦を返します

print("The Trigonometric cosine of an array of angles...")

# 角度の配列
# cos 0、cos 30、cos 45、cos 60、cos 90、cos 180 を求める
arr = np.array((0., 30., 45., 60., 90., 180.))

# 配列を表示
print("Array...\n", arr)

# 配列の型を取得
print("\nOur Array type...\n", arr.dtype)

# 配列の次元を取得
print("\nOur Array Dimensions...\n",arr.ndim)

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

# 度数法で指定された角度の配列の余弦を求めるには、
# NumPyの cos() メソッドにラジアン変換した値を渡す
print("\nResult...",np.cos(arr * np.pi / 180. ))

実行結果

The Trigonometric cosine of an array of angles...
Array...
[ 0. 30. 45. 60. 90. 180.]

Our Array type...
float64

Our Array Dimensions...
1

Number of elements...
6

Result... [ 1.00000000e+00 8.66025404e-01 7.07106781e-01 5.00000000e-01
6.12323400e-17 -1.00000000e+00]

結果のポイント

出力を見ると、cos 0° は 1.0、cos 30° は約 0.866、cos 45° は約 0.707、cos 60° は 0.5、cos 180° は -1.0 となっており、数学的に正しい値が得られています。

cos 90° の結果が「6.12323400e-17」と表示されていますが、これは厳密な 0 ではなく、浮動小数点演算における丸め誤差によるごく微小な値です。π を正確に表現できないことに起因するものであり、実用上は 0 として扱えます。必要に応じて np.round() などで丸めると見やすくなります。