Python３のグラフでの幅

Question

Python３でのx軸のグラフの幅を１０e-20から１まで10e-1ずつ取りたいのですが、
下のコードでf＝の後の幅の取り方がわかりません。
ご教授いただきたいです。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math

Mx=10**2
f= np.arange(10**(-20), 1, )
t=(f**2*math.sqrt(1-64/Mx**2))/(16*math.pi*Mx)
plt.xscale('log')
plt.yscale('log')
plt.scatter(f,t)

plt.show()
```

Answer 1

x 軸の目盛りを 10e-20, 10e-19, ..., 10e-1 まで log スケールで設定したいということでしょうか？

numpy.logspace を使うと、log スケールで等間隔な数列を作成できるので、これを使って作成した目盛りの値を set_xticks で設定してください。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math

Mx = 10 ** 2
f = np.logspace(-20, -1, 100, base=10)
t = (16 * math.pi * Mx)/(f ** 2 * math.sqrt(1 - 64 / Mx ** 2))

fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6))
ax.scatter(f, t)

ax.set_xscale("log")
ax.set_yscale("log")
ax.set_xticks(np.logspace(-20, -1, 20, base=10))

plt.show()

また、この後Mxの値を　10e4 10e6 10e8 10e10

に変えた５つの散布図を作り同じグラフ上に表示させたいのですが、調べてもよくわからず合わせてご教授いただけませんでしょうか。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math

fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6))
params = [10e2, 10e4, 10e6, 10e8, 10e10]

for Mx in params:
    f = np.logspace(-20, -1, 100, base=10)
    t = (16 * math.pi * Mx) / (f ** 2 * math.sqrt(1 - 64 / Mx ** 2))

    ax.scatter(f, t, label=f"Mx = {Mx:.0e}")
    ax.set_xscale("log")
    ax.set_yscale("log")
    ax.set_xticks(np.logspace(-20, -1, 20, base=10))

ax.legend()
plt.show()

追記

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math

fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6))
params = [10 ** (-12), 10 ** (-11), 10 ** (-10), 10 ** (-9), 10 ** (-8)]

for f in params:
    Mx = np.logspace(1, 10, 100, base=10)
    t = (16 * np.pi * Mx) / (f ** 2 * np.sqrt(1 - 64 / Mx ** 2))
    ax.scatter(Mx, t, label=f"f = {f}")

ax.set_xscale("log")
ax.set_yscale("log")
ax.legend()

plt.show()

Comments

[kanakana3009]

ありがとうございます。式の分母と分子が逆だったので以下のように直して出力したのですが、散布図は範囲内に出てきませんでした。
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math

Mx = 10 ** 2
f = np.arange(10 ** (-20), 1,)
t = (16 * math.pi * Mx)/(f ** 2 * math.sqrt(1 - 64 / Mx ** 2))

fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6))
ax.scatter(f, t)

ax.set_xscale("log")
ax.set_yscale("log")
ax.set_xticks(np.logspace(-20, -1, 20, base=10))

plt.show()

本来データはもっとあるはずなのですがなぜでないかわかりますでしょうか？
例えば以下のように書くと、直線のように散布図がかけます。
%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math

Mx=10**2
f= np.arange(10**(-14), 10**(-10) ,10**(-14) )
t=(16*math.pi*Mx)/(f**2*math.sqrt(1-64/Mx**2))
plt.xscale('log')
plt.yscale('log')
plt.scatter(f,t)

plt.show()

[tiitoi]

回答を修正しました。
描画する範囲にlogスケールで等間隔の点を f = np.logspace(-20, -1, 100, base=10) で作成してください。
意味は 10e-20 から 10e-1 までに log スケールで等間隔に 100 個の点を作成するということになります。

[kanakana3009]

ありがとうございます。表示できました。
また、この後Mxの値を　10e4 10e6 10e8 10e10
に変えた５つの散布図を作り同じグラフ上に表示させたいのですが、調べてもよくわからず合わせてご教授いただけませんでしょうか。

[tiitoi]

追記しました。
scatter() を複数回呼べば、同じグラフに描画されるので、for でループしてください。

[kanakana3009]

ありがとうございます!
同様にして、次は縦軸t 横軸Mxのグラフを作りたく、
追記していただいたものを参考にかいたのですが（次はfをいくつかの値に固定し、Mxを１〜１０e10まで１００この点でプロットしようとしました。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math

fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6))
params = [10**(-12), 10**(-11), 10**(-10), 10**(-9), 10**(-8)]

for f in params:
Mx = np.logspace(1, 10, 100, base=10)
t = (16 * math.pi * Mx) / (f ** 2 * math.sqrt(1 - 64 / Mx ** 2))

ax.scatter(Mx, t)
ax.set_xscale("log")
ax.set_yscale("log")
ax.set_xticks(np.logspace(1, 10, 100, base=10))

ax.legend()
plt.show()

以下のようなエラーが出ました。
TypeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-16-b19c8d97505b> in <module>
8 for f in params:
9 Mx = np.logspace(1, 10, 100, base=10)
---> 10 t = (16 * math.pi * Mx) / (f ** 2 * math.sqrt(1 - 64 / Mx ** 2))
11
12 ax.scatter(Mx, t)

TypeError: only size-1 arrays can be converted to Python scalars

どのようにすれば解決するかわかりますでしょうか？

[tiitoi]

追記しました
math.sqrt() はスカラーしか渡せないので、math.sqrt を np.sqrt に変更してください