Matplotlibで異なるスケールの軸を使ってプロットする方法

Matplotlibでは、twinx()メソッドを使ってX軸を共有する2つのY軸（双子軸）を作成することで、異なるスケールのデータを同じグラフ上にプロットできます。以下に、その具体的な手順とサンプルコードを紹介します。

実装手順

• 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、t、data1、data2 のデータポイントを作成します。
• plt.subplots()で図と最初の軸 ax1 を作成します。
• 色を格納する変数を初期化します。
• 1つ目の軸にX軸・Y軸のラベルを設定します。
• plot()メソッドで t と data1 をプロットします。
• tick_params()メソッドを使って目盛りラベルの色を設定します。
• twinx()メソッドでX軸を共有する2つ目の軸 ax2 を作成します。
• 2つ目の軸でも同様に、別のデータセットに対してラベル設定・プロット・目盛り色の設定を行います。
• show()メソッドで図を表示します。

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

t = np.arange(0.01, 10.0, 0.01)
data1 = np.exp(t)
data2 = np.sin(2 * np.pi * t)
fig, ax1 = plt.subplots()
color = 'red'

ax1.set_xlabel('time (s)')
ax1.set_ylabel('exp', color=color)
ax1.plot(t, data1, color=color)
ax1.tick_params(axis='y', labelcolor=color)
ax2 = ax1.twinx()

color = 'blue'
ax2.set_ylabel('sin', color=color)
ax2.plot(t, data2, color=color)
ax2.tick_params(axis='y', labelcolor=color)

plt.show()

実行結果

このコードを実行すると、左側のY軸に赤色の指数関数（exp）、右側のY軸に青色の正弦波（sin）が表示され、それぞれ異なるスケールで1つのグラフ上に描画されます。各軸のラベルと目盛りの色が対応する曲線の色と一致しているため、どちらの軸がどのデータに対応しているかがひと目でわかります。

ポイント解説

twinx()は、既存のAxesオブジェクトからX軸を共有する新しいAxesを生成するメソッドです。これにより、単位や桁数が大きく異なる2つのデータ系列（例：温度と売上、時間とログ値など）を比較しやすくなります。また、tick_params(axis='y', labelcolor=...)で目盛りラベルの色を曲線と揃えることで、グラフの可読性が大幅に向上します。