Matplotlibで独自のLaTeXプリアンブルを設定して数式ラベル付きグラフを作成する方法

Matplotlibでは、rcParamsの設定とLaTeX形式の数式記法を組み合わせることで、グラフ内に美しい数式を表示できます。ここでは、図のサイズ設定から数式ラベル付きプロットの作成まで、具体的な手順を解説します。

実装手順

• figure.figsizeで図のサイズを設定し、figure.autolayoutでサブプロット周辺の余白を自動調整します。
• numpyを使ってxとyのデータポイントを生成します。
• plot()メソッドでデータをプロットします。ラベルにはLaTeX形式の数式 label="$y=e^{x}$" を指定します。
• legend()メソッドで図に凡例を配置します。
• show()メソッドで図を表示します。

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

x = np.linspace(-10, 10, 100)
y = np.exp(x)

plt.plot(x, y, color='red', label="$y=e^{x}$")
plt.legend(loc='upper right')

plt.show()

出力結果

上記のコードを実行すると、赤色の指数関数カーブが描画され、右上にはLaTeX形式で整形された「y=e^x」という数式ラベルの付いた凡例が表示されます。

補足：本格的なLaTeXプリアンブルを利用する場合

Matplotlib内蔵のmathtextではなく、システムにインストールされたLaTeXエンジンを直接利用したい場合は、text.usetexを有効にし、text.latex.preambleで独自のプリアンブルを指定できます。

plt.rcParams["text.usetex"] = True
plt.rcParams["text.latex.preamble"] = r"\usepackage{amsmath}"

この設定により、amsmathなどのパッケージを読み込んだ独自のLaTeXプリアンブルを定義でき、より高度な数式表現が可能になります。ただし、この機能を使うには環境にLaTeX（TeX Liveなど）がインストールされている必要がある点に注意してください。