Pythonのmathモジュール完全ガイド｜定数・数値関数・べき乗・三角関数の使い方

Pythonのmathモジュールとは

Pythonのmathモジュールは、数学計算のための関数や定数をまとめた標準ライブラリです。このモジュールの関数は整数型や浮動小数点型（実数）のオブジェクトを対象としており、複素数には対応していません。複素数を扱いたい場合は、代わりにcmathモジュールを使用します。

mathモジュールを利用するには、まずコード内でインポートします。

import math

mathモジュールの主な定数

mathモジュールには、計算式の中でそのまま使える便利な定数が用意されています。

数値処理・数値表現の関数

これらの関数は、数値をさまざまな形式で処理・変換するために使用します。

サンプルコード

import math
print('The Floor and Ceiling value of 23.56 are: ' + str(math.ceil(23.56)) + ', ' + str(math.floor(23.56)))
x = 10
y = -15
print('The value of x after copying the sign from y is: ' + str(math.copysign(x, y)))
print('Absolute value of -96 and 56 are: ' + str(math.fabs(-96)) + ', ' + str(math.fabs(56)))
my_list = [12, 4.25, 89, 3.02, -65.23, -7.2, 6.3]
print('Sum of the elements of the list: ' + str(math.fsum(my_list)))
print('The GCD of 24 and 56 : ' + str(math.gcd(24, 56)))
x = float('nan')
if math.isnan(x):
    print('It is not a number')
x = float('inf')
y = 45
if math.isinf(x):
    print('It is Infinity')
print(math.isfinite(x)) #xは有限の数ではない
print(math.isfinite(y)) #yは有限の数

実行結果

The Floor and Ceiling value of 23.56 are: 24, 23
The value of x after copying the sign from y is: -10.0
Absolute value of -96 and 56 are: 96.0, 56.0
Sum of the elements of the list: 42.13999999999999
The GCD of 24 and 56 : 8
It is not a number
It is Infinity
False
True

べき乗・対数関数

これらの関数は、べき乗や対数に関するさまざまな計算に使用します。

サンプルコード

import math
print('The value of 5^8: ' + str(math.pow(5, 8)))
print('Square root of 400: ' + str(math.sqrt(400)))
print('The value of 5^e: ' + str(math.exp(5)))
print('The value of Log(625), base 5: ' + str(math.log(625, 5)))
print('The value of Log(1024), base 2: ' + str(math.log2(1024)))
print('The value of Log(1024), base 10: ' + str(math.log10(1024)))

実行結果

The value of 5^8: 390625.0
Square root of 400: 20.0
The value of 5^e: 148.4131591025766
The value of Log(625), base 5: 4.0
The value of Log(1024), base 2: 10.0
The value of Log(1024), base 10: 3.010299956639812

三角関数・角度変換関数

これらの関数は、さまざまな三角関数の計算に使用します。引数の角度は基本的にラジアン単位で指定する点に注意しましょう。

サンプルコード

import math
print('The value of Sin(60 degree): ' + str(math.sin(math.radians(60))))
print('The value of cos(pi): ' + str(math.cos(math.pi)))
print('The value of tan(90 degree): ' + str(math.tan(math.pi/2)))
print('The angle of sin(0.8660254037844386): ' + str(math.degrees(math.asin(0.8660254037844386))))

実行結果

The value of Sin(60 degree): 0.8660254037844386
The value of cos(pi): -1.0
The value of tan(90 degree): 1.633123935319537e+16
The angle of sin(0.8660254037844386): 59.99999999999999

まとめ

mathモジュールを使えば、丸め処理・最大公約数・階乗といった数値処理から、べき乗・対数・三角関数まで、日常的な数学計算を簡単に実装できます。角度の指定がラジアン単位であること、複素数には対応していないことの2点だけ注意すれば、科学技術計算やデータ分析など幅広い場面で活用できる強力なツールです。