Pythonでべき乗を計算する方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】

初心者向けにPythonでべき乗を計算する方法について現役エンジニアが解説しています。2の2乗などの計算をべき乗と呼びます。逆数を数回掛ける、マイナスのべき乗もあります。Pythonでべき乗を計算するには**演算子を使います。また、0をマイナスでべき乗するとゼロ除算エラーとなります。

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Pythonでべき乗を計算する方法について、TechAcademyのメンター(現役エンジニア)が実際のコードを使用して、初心者向けに解説します。

 

目次

 

田島悠介

今回は、Pythonに関する内容だね!

大石ゆかり

どういう内容でしょうか?

田島悠介

Pythonでべき乗を計算する方法について詳しく説明していくね!

大石ゆかり

お願いします!

 

 

べき乗とは

「2の2乗」などの計算を「べき乗」と呼びます。

2の2乗は「2を2回かける」という計算を表し、数式では以下のように表します。

22 = 4

べき乗にはマイナスもあります。

例えば、2の-1乗は「2の逆数を1回かける」という意味になり、結果は0.5となります。

2-1 = 1/2 = 0.5

 

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べき乗を計算する方法

Pythonには下記のように色々な演算子がありますが、Python でべき乗を計算するには「**」演算子を使用します。

  • 加算:+
  • 減算:-
  • 乗算:*
  • 除算:/
  • 除算の商://
  • 除算の剰余 (あまり):%
  • べき乗:**

なお、0をマイナスでべき乗するとゼロ除算エラー (ZeroDivisionError) となります。

また負の数を小数点でべき乗した結果は複素数で表されます。

べき乗について、詳しくは公式サイトも参考にしてください。

式 (expression) – べき乗

実際に書いてみよう

今回のサンプルプログラムでは、Pythonで上記の演算子で計算した結果を確認します。

# 加算
print(120 + 8)
>> 128

# 減算
print(300 - 44)
>> 256

# 乗算
print(180 * 2)
>> 360

# 除算
print(6.28 / 2)
>> 3.14

# 除算の商
print(6.28 // 2)
>> 3.0

# 除算の剰余
print(6.28 % 2)
>> 0.28000000000000025

# べき乗
print(2 ** 8)
>> 256

 

上記の実行結果で、剰余の小数点以下の小さな値は浮動小数点演算によるものです。

※浮動小数点演算に関する説明はこちらをご参考ください。

次に、2のべき乗を3から-3まで比較して確認してみましょう。
書き方と結果は下記のとおりです。

print(2 ** (3))
>> 8

print(2 ** (2))
>> 4

print(2 ** (1))
>> 2

print(2 ** (0))
>> 1

print(2 ** (-1))
>> 0.5

print(2 ** (-2))
>> 0.25

print(2 ** (-3))
>> 0.125

上記のプログラムはfor構文を使って以下のようにも記述できます。

※for構文やrange()関数の使い方に関する説明はこちらをご参考ください

for i in range(3, -4, -1):
  print(2 ** (i))

 

まとめ

今回の記事ではPythonでべき乗を計算する方法を学習しました。

何回も掛け算や割り算を行うよりも、簡潔にコードが記述できてスッキリ見えますね。

データの前処理やディープラーニングのモデル構築の際などによく使うので、ぜひ覚えておきましょう。

 

監修してくれたメンター

太田和樹(おおたかずき)

ITベンチャー企業のPM兼エンジニア。

普段は主に、Web系アプリケーション開発のプロジェクトマネージャーとプログラミング講師を行っている。守備範囲はフロントエンド、モバイル、サーバサイド、データサイエンティストと幅広い。その幅広い知見を生かして、複数の領域を組み合わせた新しい提案をするのが得意。

開発実績:画像認識技術を活用した駐車場混雑状況把握(実証実験)、音声認識を活用したヘルプデスク支援システム、Pepperを遠隔操作するアプリの開発、大規模基幹系システムの開発・導入マネジメント。

地方在住。仕事のほとんどをリモートオフィスで行う。通勤で消耗する代わりに趣味のDIYや家庭菜園、家族との時間を楽しんでいる。

 

大石ゆかり

内容分かりやすくて良かったです!

田島悠介

ゆかりちゃんも分からないことがあったら質問してね!

大石ゆかり

分かりました。ありがとうございます!

 

Pythonを学習中の方へ

これで解説は終了です、お疲れさまでした。

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