Matplotlibで長方形の内側に円を描画する方法

Matplotlibを使えば、長方形の内側に円を配置した図を簡単に作成できます。この記事では、patchesモジュールを利用して、長方形と円の2つの図形を1つのプロット上に重ねて描く手順を解説します。

実装の手順

長方形の内側に円を描画するには、以下のステップに従います。

• 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。
• 現在の軸（Axes）にサブプロットを追加します。
• Rectangle（長方形）とCircle（円）のインスタンスを作成します。
• 長方形のパッチを現在の軸に追加します。
• 円のパッチを現在の軸に追加します。
• xlim()およびylim()メソッドを使って、x軸とy軸の表示範囲を設定します。
• 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 matplotlib
from matplotlib import pyplot as plt, patches

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.00, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

# 長方形を作成（左下の座標 (2, 2)、幅 8、高さ 5）
rect = patches.Rectangle((2, 2), 8, 5, color='yellow')

# 円を作成（中心座標 (6, 4.5)、半径 2）
circle = patches.Circle((6, 4.5), radius=2, color='red')

ax.add_patch(rect)
ax.add_patch(circle)

plt.xlim([-10, 10])
plt.ylim([-10, 10])
plt.axis('equal')
plt.show()

このコードでは、黄色い長方形の中に赤い円が収まるように、円の中心座標と半径を設定しています。plt.axis('equal')を指定することで、x軸とy軸のスケールが等しくなり、円が正確な円形として表示される点もポイントです。

実行結果

コードを実行すると、黄色い長方形の内側に赤い円が描かれたグラフが表示されます。座標範囲は-10から10に設定されているため、図形全体が見やすい位置に配置されます。

なお、patches.Rectangleやpatches.Circleの色やサイズの引数を変更すれば、さまざまなバリエーションの図形を自由に作成できます。ぜひ自分の用途に合わせてカスタマイズしてみてください。