三角関数(コサイン、サイン)の値をpythonで確認してみよう

pythonを動かしてみるpythonで遊ぼう

pythonの基礎知識を少し見てみましょう。どのプログラム言語でも、世界一有名なプログラムというのがあります。それは

[Hello World]

と打ち出すプログラムです。pythonでは次のように打ち込みます。(環境は、waindows10 上で Visual Studio Code を使っています。フリーで使えます。パソコンは用意してください。)

プログラムを書きます。(打ち込むのがめんどくさい方は、下のテキストをコピペしてください。)

print('Hello World')

これが打てたら、保存します。ここでは test1.py としてあります。pythonのプログラムは、 “.py”を最後につけます。実行は、緑?三角をクリックします。プログラムに間違いがなければ、実行結果が表示されます。

次に、数値を扱ってみましょう。何か計算させたい場合を見てみましょう。

a=1
print(str(a))

これで実行すると1という結果がでます。たった2行ですが、次のようなポイントがあります。

  • a=1

プログラムではa=1というのは、aと1がイコール、という意味ではありません。プログラムでは、a=1はa←1(右辺を左辺に代入する)という意味になります。なので、a=1は、1をaに代入する、という意味になります。aという箱には1が入るようになりました。

  • print(str(a))

aにある値を打ち出す、という意味です。ここで、aではなくstr(a)と書いてあります。数値を打ち出す場合、print(a)だとエラーになります。strは文字の意味だと思います。なので、数値は一度文字に変換して打ち出す、というイメージです。

次を見てみましょう。

a=1
a=a+1
print(str(a))

さっきから1行加わりました。2行目ですね。

a=a+1というのは、a←a+1 と解釈します。最初にa=1なので、aという箱に1が入っています。a←a+1 のところで、a+1は2ですので、新たに2がaに入ります。その2を3行目で打ち出す、というプログラムになっています。実行するには、test2.py のような名前で保存し、緑三角印を押します。プログラムにエラーがなければ、2 という結果が出ると思います。

いよいよコサインを計算させてみましょう。0°、90°、180°、270°のcosを計算させてみましょう。

import math
pi=math.pi
a=math.cos(0)
print(str(a))
a=math.cos(pi/2)
print(str(a))
a=math.cos(pi)
print(str(a))
a=math.cos(pi*3/2)
print(str(a))

【解説します】

弧度法を使うため、π(パイ)の値をpiという箱に取り込みたいです。pi=3.141592・・・と書いてもいいのですが、python自体もπの値は持っています。このようなとき、プログラムの最初に、

import math

と書いておきます。これを書くことで、math.pi でパイを呼んでくることができます。これをpiという箱に入れておきます。これが

pi=math.pi

です。次に角度です。0°、90°、180°、270°をラジアンに変換します。180°=π(ラジアン=rad)でした。なので、0°=0(rad)、90°=π/2(rad)、180°=π(rad)、270°=3*π/4(rad)であることがわかります。

まずcos(0°)=cos(0(rad))です。ですので、

a=math.cos(0)

と書くことで。cos(0(rad))の値がaに入ります。

print(str(a))

と書くことで、aの値を打ち出すことができます。

次に、90°のコサイン。cos(90°)=cos(π/2(rad))なので、

a=math.cos(pi/2)

と書くことで、aにcos(90°)の値が上書きされます。

180°、270°のコサインも同じ要領です。

a=math.cos(pi)

a=math.cos(pi*3/2)

です。結果を見てみましょう。

6.123・・・e-17というのは、6.123・・・×10ー17

という意味です。なので、0に限りなく近いです。このような場合は0とみなしていいです。理論値は0になりますが。-1.836・・・e-16も同じで、0とみなします。

ちなみに、単位円を使ってコサインの理論値を計算してみましょう。コサインは、単位円上のポイントのx座標でした。

角度は、xの正軸(上の図の太線)から半時計周りにはかります。0°は緑点、90°は紫点、180°は青点、270°は茶点になります。コサインはx座標でしたので、0°から順番にx座標を拾っていくと、

1、0、-1、0

になり、プログラムの実行結果と一致しました。

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