[Python] 파이썬 수학 두번째, 삼각함수 그래프를 그려보자!

안녕하세요.

오늘은 파이썬 수학 두 번째 시간입니다. 첫 번째 시간에는 행렬에 대해 알아보았는데요.

 

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이번 시간에는 삼각함수,  sin(싸인), cos(코사인),  tan(탄젠트)에 알아 보겠습니다.

 

파이썬으로 삼각함수를 그래프로 그려 볼 건데요, 삼각함수들의 위상 차이를 한눈에 볼 수 있습니다.

 

오늘은 준비물은 IDLE, numpy, matplotlib 패키지입니다. 이번 파이썬이 처음이신 분은 지난 포스팅을 참고면 좋을 것 같습니다.

 

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지난 포스팅 때, 패키지를 이미 설치한 상태이기 때문에 바로 코딩을 해보겠습니다.

 

패키지를 연결합니다.

 

Fig. 1 Import packages

 

사용자 함수를 만들어 줄 겁니다. 사용자 함수라는 것은 내가 만든 함수입니다. 전문가 처럼은 아니지만 편리하게 나만의 방식으로 정의할 수 있기 때문에 그때그때 필요한 부분은 만들어 놓고 복/붙 해서 사용하면 편리하죠.

 

Fig. 2 mySin, myCos, myTan

 

def 로 사용자 함수를 정의하였습니다. "def" 는 Define 같습니다.

사용자 함수 안에 "return" 은 함수가 끝나면 값을 되돌려 준다는 뜻이고,  되돌려 줄 값이 바로, 뒤에 나오는 np.sin(x)의 결과 값입니다.

np 를 사용했는데요 이 뜻은 전문가가 만든 numpy 패키지에 코딩된 sin, cos, tan 함수를 사용하겠다는 뜻입니다.

 

 

다음은 삼각 함숫값들을 알아보겠습니다.

 

sin(30º) = 0.5,             cos(60º) = 0.5,            tan(45º) =1.0

 

Fig.3 삼각함수 값 확인

삼각함수들의 값들을 확인하기 위해서는 IDLE 창에 np.sin, np.cos, np.tan, 각도를 입력해 주시면 되는데,

여기서 포인트는 라디안 값으로 변환해서 입력해 주어야 합니다.

 

디그리(degree)에서 라디안(radian) 변화 공식은

 

라디안 = 각도*(파이/180)

 

입니다.

 

다음은 삼각함수를 그래프로 나타내 보도록 할게요.

 

Fig. 4. 삼각함수 코드

 

x 변수에 각도를 입력해 줍니다. np.linspace를 이용했는데요. 이것은 처음, 끝 값만 입력하면 , 그 사이 값을 자동으로 만들어 줍니다. 이때 주의할 점은 라이안 값을 입력해 주는 것입니다.

 

입력된 x값을 확인하면,

Fig. 5 x 값 출력

이처럼 보입니다.

 

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다음은 각도(x)에 따른 삼각 함숫값을 계산합니다.

 

Fig. 6 삼각함수 값 계산

 

이제 그래프로 출력해야겠죠.

각각의 삼각 함숫값을 plot 함수에 입력해 줍니다.

Fig. 7 plot 값 입력

그러고 나서 그래프를 꾸며줍니다. 범주를 설정하고, 축 제목(xlabel, ylabel)과 글자 크기도 입력하고, 그리드도 나타나도록 설정해 보겠습니다.

 

Fig. 8 그래프 옵션 설정

 

마지막으로 그래프를 보여줘 입니다.

Fig. 9 보여줘!

Fig. 4 삼가함수 그래프

 

모양이 좀 문제가 있네요, tan 값이 무한데인 곳이 있기 때문일 겁니다.

tan 값을 빼고 다시 그려 보겠습니다.

 

이전 코드에서, Tan 내용을 앞에 "#" 붙여 주석(설명)으로 처리해 코드가 없는 것처럼 처리하겠습니다.

Fig. 5 Tan 값 주석 처리

 

결과가 아름답게 나왔습니다.

Fig. 6 삼각함수 그래프 2

 

 

여기까지 입니다.

오늘은 파이썬으로 삼각함수 그래프를 그려 보았습니다.