【Python】Matplotlibでcos曲線の中心に原点（Origin）を配置する方法

Matplotlibで作成したグラフでは、デフォルトで軸（枠線）が図の左端と下端に表示されます。しかし、数学の教科書のように原点（Origin）がグラフの中央に位置するcos曲線を描きたい場合もあります。そのようなときは、スパイン（spines）の設定を変更することで、軸を図の中央へ移動できます。

実装の手順

• figure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）を調整する
• numpyを使ってx座標とy座標のデータポイントを作成する
• spinesのtop、left、right、bottomを操作して軸の位置を設定する
• plot()メソッドでxとyのデータポイントをプロットする
• グラフにタイトルを設定する
• show()メソッドで図を表示する

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(-5, 5, 100)
y = np.cos(x)

ax = plt.gca()
ax.spines['top'].set_color('none')
ax.spines['left'].set_position('zero')
ax.spines['right'].set_color('none')
ax.spines['bottom'].set_position('zero')

plt.plot(x, y)
plt.title("$\\bf{y=cos(x)}$")

plt.show()

コードのポイント解説

このコードの鍵となるのは、ax.spinesに対する4つの設定です。

• set_color('none')：top（上）とright（右）の枠線を非表示にし、すっきりした見た目にします。
• set_position('zero')：left（左）の軸をy=0の位置へ、bottom（下）の軸をx=0の位置へ移動させます。これにより、両軸が原点を通るようになります。

また、np.linspace(-5, 5, 100)によって-5から5までの範囲で100個の等間隔のx座標を生成し、それに対応するnp.cos(x)の値をy座標としています。plt.rcParams["figure.figsize"]で図のサイズを指定し、figure.autolayoutをTrueにすることでラベルやタイトルが図の外にはみ出さないよう自動調整されます。

出力結果

この手法は、三角関数だけでなく、sin関数や放物線など、原点を基準とした関数を可視化する際にも広く応用できます。ぜひ活用してみてください。