Matplotlibで極座標上にキバー（Quiver）プロットを作成する方法

Matplotlibを使えば、極座標系の上に矢印（ベクトル）を描画する「キバー（Quiver）プロット」を簡単に作成できます。キバープロットは、風向や電磁場など、方向と大きさを持つベクトル場を可視化する際に便利な手法です。

以下の手順に従って、極座標でのキバープロットを作成してみましょう。

• 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲の余白（パディング）を調整します。

• NumPyを使用して、半径（radii）、角度（thetas）、およびメッシュグリッド用の theta と r のデータポイントを生成します。

• 新しい図を作成するか、既存の図をアクティブ化します。

• サブプロット構成の一部として、図に「ax」を追加します。このとき polar=True を指定することで極座標軸になります。

• quiver() メソッドを使って、矢印のポリコレクションを作成・描画します。

• 最後に show() メソッドを呼び出して、図を表示します。

コード例

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt

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

radii = np.linspace(0, 1, 5)
thetas = np.linspace(0, 2 * np.pi, 20)
theta, r = np.meshgrid(thetas, radii)

f = plt.figure()

ax = f.add_subplot(polar=True)
ax.quiver(theta, r, np.cos(theta) - np.sin(theta), np.sin(theta) + np.cos(theta))

plt.show()

実行結果

上記のコードを実行すると、極座標平面上に放射状に配置された矢印が表示されます。各矢印は、位置（theta, r）におけるベクトル成分（cosθ − sinθ, sinθ + cosθ）の方向と大きさを表しています。