NumPy の Meshgrid 関数: 概要と 2 つの応用例

メッシュグリッド関数は NumPy 内で 2 次元の座標グリッドを生成する関数です。1 次元の配列 2 つを受け取り、それらの入力配列の全ての可能な組み合わせを表す 2 次元の配列を 2 つ返します。

具体的には、与えられた1次元配列 x かつ yの長さがそれぞれ m かつ nであるとき、meshgrid関数は、形状がそれぞれ(n, m)である2次元配列XとYを返す。Xの各列はx配列のコピーであり、Yの各行は y配列のコピーである。こうして、XとYの各要素は、座標グリッド内の1点を表すことになる。

メッシュグリッド関数は2つの一般的なアプリケーションシナリオがあります：

1. メッシュグリッド関数で座標グリッドを作成し、それらの各点を関数の引数として与えて、グリッド全体の関数の画像を作成します。これは科学的な計算とデータの見える化で一般的に使用され、関数の特質と変化の傾向をより良く理解するために役立てられます。
2. 二次元関数の値の計算：二次元関数の場合、時々その関数の値を所定の領域内の各点で計算する必要がある。メッシュグリッド関数を使って座標メッシュを生成することで、メッシュ内の点をこの関数への入力として渡すことができる。すると、対応する点の関数の値が得られる。この手法は、数値計算と科学計算でよく使われ、例えば二次元確率密度関数の値の計算や二次元関数の積分計算などが挙げられる。

メッシュグリッド関数は科学計算やデータ処理で広く使われており、座標グリッドの生成とグリッド上の関数計算や視覚化に役立てられています。