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Matplotlibのセカンダリ軸: twinxとsecondary_yaxisの使い分け

Amber de Ligt
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Amber de Ligt

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1つのプロットで2つのスケールが必要なとき（ドルと個数、摂氏と華氏など）、軸を誤って追加すると読み手を誤解させます。ずれた目盛り、合わない凡例、切れたラベルがよくある問題です。正しい二軸ツールを選び、明確な変換を入れるだけでスケールの整合性を守れます。

すぐ決めるための表

アプローチ使う場面長所注意点
twinx / twinyx（またはy）位置を共有する別の系列を重ねたいシンプルで速い目盛りの書式は手動、スケールは自動同期しない
secondary_yaxis / secondary_xaxis2系列が変換可能（例: °C ↔ °F）順変換/逆変換で目盛りを確実に整列正確な変換が必須、単調な変換のみ
共有軸のサブプロット2枚重ねずに比較させたい視覚的にクリアスペースが必要、凡例は別々

レシピ: twinxで2つのy軸

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
 
x = np.arange(1, 13)
sales = np.array([12, 18, 25, 30, 28, 35, 40, 38, 32, 28, 22, 18])
customers = np.array([120, 155, 180, 210, 205, 230, 245, 240, 225, 200, 175, 150])
 
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 4))
ax.plot(x, sales, color="tab:blue", label="Sales (k$)")
ax.set_xlabel("Month")
ax.set_ylabel("Sales (k$)", color="tab:blue")
ax.tick_params(axis="y", labelcolor="tab:blue")
 
ax2 = ax.twinx()
ax2.plot(x, customers, color="tab:orange", label="Customers")
ax2.set_ylabel("Customers", color="tab:orange")
ax2.tick_params(axis="y", labelcolor="tab:orange")
 
lines = ax.get_lines() + ax2.get_lines()
labels = [line.get_label() for line in lines]
ax.legend(lines, labels, loc="upper left")
plt.tight_layout()
plt.show()

ポイント:

  • 軸ごとに色を分けて凡例の混乱を防ぐ。
  • 両軸のラインを集めてからlegendを呼ぶ。
  • tight_layout()やconstrained_layout=Trueでラベル欠けを防止。

レシピ: secondary_yaxisで安全な変換

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
 
temps_c = np.linspace(-20, 40, 200)
fig, ax = plt.subplots(figsize=(7, 4))
ax.plot(temps_c, np.sin(temps_c / 10), color="tab:blue", label="Signal vs °C")
ax.set_xlabel("Temperature (°C)")
ax.set_ylabel("Signal")
 
def c_to_f(c):
    return c * 9/5 + 32
 
def f_to_c(f):
    return (f - 32) * 5/9
 
ax_f = ax.secondary_xaxis("top", functions=(c_to_f, f_to_c))
ax_f.set_xlabel("Temperature (°F)")
 
ax.legend(loc="lower right")
plt.tight_layout()
plt.show()

ポイント:

  • 必ず順変換と逆変換の両方を渡し、目盛りを揃える。
  • 単調で逆変換可能な変換だけを使う。
  • 目盛りの書式 (ax_f.xaxis.set_major_formatter("{x:.0f}°F")) で単位を明確に。

スケールを正しく保つ

  • 無関係な系列なら二軸を避け、別サブプロットの方が分かりやすい。
  • 片方が圧倒的なら正規化してから比較する。
  • グリッドは主軸だけに出して視覚ノイズを下げる。

トラブルシューティング

  • 凡例が重複？ 両軸のラインをまとめてlegend。
  • ラベルが切れる？ constrained_layout=True か plt.tight_layout()。
  • 目盛り色が合わない？ 両方の軸で tick_params(labelcolor=...) を設定。