はじめに

数学の関数のグラフを手作業で点を取って描くのは大変ですが、グラフを見ることで関数の特徴や単元のイメージをつかみやすくなります。
Python を使えば、プログラムを実行するだけで簡単に関数のグラフを描くことができます。

本記事では、ChatGPT-4o を活用してプロンプトを入力するだけで Python コードを生成し、数学の関数のグラフを描く方法を紹介します。
また、Python のグラフタイトルは英語にする必要がある（そうしないと文字化けする）ことについても解説します。

1. Python で関数のグラフを描く方法

Python の matplotlib や numpy を使うと、簡単にグラフを描けます。
例えば、中学・高校数学で学ぶ典型的な関数をプロットしてみましょう。

1.1. 直線のグラフ

1 次関数の例として、以下の関数をプロットします：

• $y = 2x$
• $y = x$

PYTHON
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(-10, 10, 100)
y1 = 2 * x
y2 = x

plt.figure(figsize=(6, 4))
plt.plot(x, y1, label="y = 2x", color="blue")
plt.plot(x, y2, label="y = x", color="red")

plt.title("Linear Functions")  # 日本語タイトルは文字化けするので英語推奨
plt.xlabel("x-axis")
plt.ylabel("y-axis")
plt.axhline(0, color="black", linewidth=0.5)
plt.axvline(0, color="black", linewidth=0.5)
plt.legend()
plt.grid()
plt.show()

1.2. 2 次関数のグラフ

2 次関数 $y = x^2$ をプロットしてみます。

PYTHON
y = x ** 2

plt.figure(figsize=(6, 4))
plt.plot(x, y, label="y = x^2", color="green")

plt.title("Quadratic Function")
plt.xlabel("x-axis")
plt.ylabel("y-axis")
plt.axhline(0, color="black", linewidth=0.5)
plt.axvline(0, color="black", linewidth=0.5)
plt.legend()
plt.grid()
plt.show()

1.3. 3 次関数のグラフ

3 次関数 $y = x^3$ を描いてみます。

PYTHON
y = x ** 3

plt.figure(figsize=(6, 4))
plt.plot(x, y, label="y = x^3", color="purple")

plt.title("Cubic Function")
plt.xlabel("x-axis")
plt.ylabel("y-axis")
plt.axhline(0, color="black", linewidth=0.5)
plt.axvline(0, color="black", linewidth=0.5)
plt.legend()
plt.grid()
plt.show()

1.4. 対数関数のグラフ

対数関数 $y = \ln(x)$ は指数関数の逆関数であり、数学やデータサイエンスで広く利用されます。
Python で np.log(x) を使って描画します。

PYTHON
x_log = np.linspace(0.1, 10, 100)  # 0に近い値を避けるため0.1から開始

plt.figure(figsize=(6, 4))
plt.plot(x_log, np.log(x_log), label="y = ln(x)", color="brown")

plt.title("Logarithmic Function")
plt.xlabel("x-axis")
plt.ylabel("y-axis")
plt.axhline(0, color="black", linewidth=0.5)
plt.axvline(0, color="black", linewidth=0.5)
plt.legend()
plt.grid()
plt.show()

2. ChatGPT を活用した Python グラフ作成

ChatGPT に「Python を使って $y = x^2$ のグラフを描くコードを生成して」とプロンプトを入力すれば、コードをすぐに得ることができます。

例えば、次のように指示すると：

Pythonで y = x^2 のグラフをmatplotlibを使って描くコードを書いてください。

ChatGPT は上記のような matplotlib を使った Python コードを自動生成してくれます。

3. まとめ

• ✅ 数学の関数のグラフは Python で簡単に描ける
• ✅ ChatGPT を使えばプロンプトを入力するだけでコードを生成できる
• ✅ 日本語のタイトルは文字化けする可能性があるため英語にする