Matplotlibで塗りつぶし円弧を描画する方法

Matplotlibで塗りつぶされた円弧（半円）を描くには、fill_between()メソッドを使って曲線と基準線との間の領域を塗りつぶすのが一般的な方法です。以下の手順に従って実装できます。

手順

• 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲のパディングを調整します。
• 図（figure）とサブプロット（axes）を作成します。
• 半径 r と縦方向のオフセット yoff の2つの変数を初期化します。
• NumPyを使って x と y のデータ点を生成します。
• fill_between() でxとyのプロット間の領域を塗りつぶします。
• 軸のアスペクト比を等しく設定し、図のキャンバスを描画します。
• 図を表示するには show() メソッドを使用します。

コード例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

fg, ax = plt.subplots(1, 1)

r = 2.
yoff = -1

x = np.arange(-1., 1.05, 0.05)
y = np.sqrt(r - x ** 2) + yoff

ax.fill_between(x, y, 0)
ax.axis([-2, 2, -2, 2])
ax.set_aspect("equal")

fg.canvas.draw()

plt.show()

コードの解説

このコードでは、円の方程式 y = √(r − x²) を利用して上半分の円弧を計算しています。yoff = -1 により円弧全体がy軸方向に下へ1だけ移動され、fill_between(x, y, 0) によって曲線からy=0までの領域が塗りつぶされます。

また、ax.set_aspect("equal") を指定することで、x軸とy軸のスケールが一致し、円弧が歪まずに正しい形状で表示されます。この設定を省略すると、図が楕円状に見えることがあるので注意してください。

出力結果

上記のコードを実行すると、y=0の直線より上側が塗りつぶされた半円形の円弧が表示されます。