Matplotlibで矢印のような線を描画するには？quiver()メソッドの使い方

Matplotlibで矢印のような線（矢頭付きの線）を描きたい場合は、quiver()メソッドを使用します。quiver()は本来ベクトル場を可視化するための関数ですが、隣接するデータ点同士をつなぐ短いベクトルを連続して描くことで、矢印が連なった線として表現できます。

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余白を調整します。

• NumPyを使ってx座標とy座標のデータポイントを作成します。

• quiver()メソッドを使って矢印状の線を描画します。

• show()メソッドで図を表示します。

コード例

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

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

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

plt.quiver(x[:-1], y[:-1], x[1:]-x[:-1], y[1:]-y[:-1], scale_units='xy', angles='xy', scale=1, color='red')

plt.show()

コードのポイント

この例では、np.linspace(-5, 5, 100)で-5から5までの範囲に100個の等間隔データ点を生成し、その正弦波（sin）を描画しています。

quiver()に渡している引数の意味は以下の通りです。

• x[:-1], y[:-1]：各矢印の始点となる座標（最後の要素を除いた全データ点）。

• x[1:]-x[:-1], y[1:]-y[:-1]：隣接するデータ点間の差分、つまり各矢印の方向と長さを表す成分。

• scale_units='xy'：矢印のスケール単位をデータ座標系（x・y軸）に合わせます。

• angles='xy'：矢印の角度もデータ座標系に基づいて計算します。

• scale=1：差分ベクトルをそのままの長さで描画し、セグメントがつながった滑らかな線になります。

• color='red'：矢印の色を赤に指定しています。

出力結果

上記のコードを実行すると、正弦波のカーブに沿って赤い矢印が連なり、あたかも一本の矢印付きの線のように表示されます。データ点の数を増減させると、矢印の密度や滑らかさを調整することも可能です。