Pythonでの2乗の計算方法とは？算術演算子や組み込み関数pow()を使った方法を紹介！

システム
エンジニア

Pythonで2乗の計算のやり方が分からなくて困っています。

プロジェクト
マネージャー

算術演算子や組み込み関数pow()を使ってPythonの2乗を計算する方法をご紹介しましょう。

べき乗とは？

1つの数字を繰り返し掛け合わせていく計算を「べき乗」と呼びます。「べき乗」は通常「aのn乗」と表現されます。ここで、aは掛け合わせたい数字、nは掛け合わせる回数をさしています。

例えば「3の2乗」は「3を2回掛け合わせた数字」というように読み取ることができます。これは、数式で3^2のように表現されます。

Pythonでの2乗の計算方法

Pythonで2乗の結果を算出するには、算術演算子を使う方法と、組み込み関数pow()を使う方法があります。どちらの方法も計算結果は同じになりますが、使用方法が異なります。

また、正しい計算結果を得るための注意点もありますので、それぞれPythonのソースコードを実際に書いて、確認していきましょう。

算術演算子を使う方法

Pythonでは「べき乗」を算術演算子**を使って計算することができます。a（数字）とn（掛け合わせる回数）を使うと「aのn乗」はa**nと書くことで計算結果が得られます。それでは具体的に「3の2乗」を計算するPythonのソースコードと、結果を確認してみましょう。

「3の2乗」の計算結果として9が返されていることがわかります。

組み込み関数pow()を使う方法

Pythonでは「べき乗」を組み込み関数pow(a,n)を使って計算することができます。ここで関数powに引数としてa（数字）とn（掛け合わせる回数）をわたしています。それでは具体的に「3の2乗」を計算するPythonのソースコードと、結果を確認してみましょう。

算術演算子を使う方法と同様に、「3の2乗」の計算結果として9が返されていることがわかります。

注意点

Pythonでのべき乗計算では、算術演算子の優先順位と、ゼロ除算の2点に注意する必要があります。これらのことに気をつけていれば、計算結果が想定と異なっていたり、エラーが出力されたりすることもないので、それぞれ確認しておきましょう。

算術演算子の優先順位

算術演算子の優先順位にミスがある場合、計算結果が想定と異なることがあります。下記の表に、算術演算子の優先順位をまとめましたので、確認ください。Pythonにおけるべき乗の算術演算子は、数学と同様に優先順位の高いものとなっています。

ここで見落としやすいミスとして、べき乗の算術演算子は、単項演算子よりも高い優先度となることを確認しておきましょう。

ここで1つ目の計算式-1**2では、結果に-1が返されています。1**2が先に計算され、そのあとに-がつけられたため、想定していた1とは異なる結果となっています。

2つ目の計算式-(-1)**2では、-1が返されているので、「-1の2乗」の正しい結果が算出されたことがわかります。

優先順位に不安がある場合は、()でかこむと、その中の計算が優先されるため、確実な方法となります。

ゼロ除算

「0の-n乗」を計算するとゼロ除算エラーとなってしまいます。具体的に「0の-2乗」を計算する方法と、結果を確認してみましょう。

算術演算子を使った方法と、組み込み関数pow()を使った方法で、その結果を確認しました。どちらも同じエラーメッセージZeroDivisionError（ゼロ除算エラー）が表示されていることがわかります。

様々なべき乗の計算方法

算術演算子を使った方法と組み込み関数pow()を使った方法で、数字をかえて動作を確認してみましょう。

for文を使うと、簡単に上記の計算が確認できます。

システム
エンジニア

Pythonでは2乗の計算結果を得る場合、算術演算子を使う方法と組み込み関数pow()を使う方法があるのですね。

プロジェクト
マネージャー

その通りです。ただ、算術演算子の優先順位とゼロ除算の2点に注意してください。

まとめ

いかがでしたでしょうか。Pythonでは、2乗の計算結果を得ようとする場合、算術演算子を使う方法と組み込み関数pow()を使う方法があります。どちらを使っても同じ結果が得られます。

そして、この方法で数字をかえれば、様々なべき乗計算が可能です。

算術演算子の優先順位や、ゼロ除算には注意が必要です。計算の優先順位は()で変更することができます。優先順位に確信がもてない場合は、()を使うようにしましょう。

ゼロ除算は、繰り返し処理のなかで発生するなど、ソースコード上に直接ゼロ除算の記述がないことがあります。エラーメッセージが出力されてしまうので、べき乗計算をする場合は気をつけるようにしましょう。

ぜひご自身でソースコードを書いて、動作を確認してみてください。エラーメッセージも含めて確認しておくと、今後の開発で同様のエラーメッセージを見たときのヒントになります。