[Python][Matplotlib] e^xのマクローリン展開のGIFアニメーションを作る

e^x　のマクローリン展開

GIFアニメーション

ソースコード

実行にはImageMagickのインストールが必要。

import math

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
from tqdm import tqdm


def calc_maclaurin_series_of_expx(x, n):
    result = 0
    for k in range(n + 1):
        result = result + x**k / math.factorial(k)
    return result


def main():
    n_max = 20
    fig = plt.figure()
    x = np.linspace(-10, 10, 100)

    def plot(n):
        plt.cla()
        y = np.ones_like(x) * np.nan
        for i in range(len(x)):
            y[i] = calc_maclaurin_series_of_expx(x=x[i], n=n)
        plt.plot(x, y, color='C0', zorder=5)
        plt.plot(x, np.exp(x), color='darkgray', linestyle='dashed', zorder=4)
        plt.ylim(-5000, 23000)
        plt.text(x=-5.0, y=10000, s='n={:>2d}'.format(n), fontsize=16)

    anim = animation.FuncAnimation(
        fig, plot, interval=300, repeat_delay=2000, frames=n_max
    )
    anim.save('anim1.gif', writer="imagemagick")
    return


if __name__ == '__main__':
    main()

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