Matplotlibで極座標軸に正弦曲線をプロットする方法

Matplotlibを使えば、極座標軸（polar axes）上にも正弦曲線を簡単に描画できます。この記事では、極座標系で正弦波をプロットするための基本的な手順を、サンプルコードとともにわかりやすく解説します。

極座標軸に正弦曲線を描く手順

• まず、図のサイズを設定し、rcParamsでサブプロット間および周囲の余白を自動調整します。
• figure() メソッドを使って、新しい図を作成するか、既存の図をアクティブにします。
• サブプロット構成の一部として、projection='polar' を指定して Axes を図に追加します。
• NumPy を使って x 軸・y 軸のデータポイントを生成します。
• plot() メソッドで x と y のデータポイントをプロットします。
• 最後に show() メソッドを呼び出して、図を画面に表示します。

サンプルコード

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

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

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(projection='polar')

x = np.linspace(-5, 5, 100)
y = np.sin(x**2)

ax.plot(x, y, color='red', lw=3)

plt.show()

実行結果

このコードを実行すると、赤色の正弦曲線が極座標系の円形グリッド上に描画されます。np.linspace(-5, 5, 100) によって -5 から 5 までの範囲で 100 個の等間隔データポイントが生成され、np.sin(x**2) により各点の y 値が計算されます。極座標プロットでは、角度（θ）と半径（r）として値が解釈されるため、直交座標系とは異なる独特な波形が視覚化されます。

ポイントのまとめ

重要なのは fig.add_subplot(projection='polar') の部分です。この引数を指定することで、通常の直交座標ではなく極座標系の Axes が作成されます。あとは通常の plot() と同じ使い方でデータを渡すだけで、極座標上への描画が可能になります。線の色や太さは color や lw パラメータで自由にカスタマイズできます。