Matplotlibの等高線図で特定のレベルをマークする方法

Matplotlibで等高線図（コンタープロット）に特定のレベルをマークしたい場合は、contour()メソッドとclabel()メソッドを組み合わせることで簡単に実現できます。ここでは、その具体的な手順をコード例とともに解説します。

実装の手順

• 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（余白）を調整します。

• NumPyを使用して x、y、z のデータポイントを作成します。

• contour() メソッドを使って等高線プロットを作成します。

• clabel() メソッドで等高線にレベル値のラベルを付けます。

• show() メソッドを使って図を表示します。

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

def f(x, y):
    return np.sin(x) ** 10 + np.cos(10 + y * x) * np.cos(x)

x = np.linspace(0, 5, 50)
y = np.linspace(0, 5, 40)

X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = f(X, Y)

contours = plt.contour(X, Y, Z, 3, colors='black')

plt.clabel(contours, inline=True, fontsize=8)

plt.show()

コードの解説

このコードでは、まず関数 f(x, y) を定義し、np.linspace() で生成した x と y の値をもとに、np.meshgrid() を使って2次元のグリッドデータを作成しています。その後、plt.contour() の第4引数に「3」を指定することで、3つのレベルの等高線を黒色で描画しています。

重要なのは plt.clabel() の部分です。このメソッドは、各等高線上に対応するレベル値を表示します。inline=True を指定すると、ラベルが等高線の線の中に埋め込まれる形になり見やすくなり、fontsize=8 でラベルの文字サイズを調整しています。これにより、どの等高線がどのレベルに対応しているのかが一目でわかるようになります。

出力結果