Python｜べき乗を計算する：pow()

1. はじめに

Pythonで数学的な計算を行う際、「べき乗（指数計算）」は非常に基本かつ重要な処理のひとつです。
本記事では、Pythonでべき乗を計算するための組み込み関数pow()の使い方を詳しく解説します。

Python初心者〜中級者を対象に、基本的な使用方法から応用例、注意点まで、わかりやすく丁寧に紹介していきます。実際のコード例と出力結果を掲載しているので、実行しながら理解を深めることができます。

特に「乗算の繰り返しをスマートに書きたい」「余り付きのべき乗計算がしたい」という方にとって、pow()関数は非常に便利な関数です。

Pythonにおけるpow()関数は、以下の構文で使用します。

pow(base, exponent)

これは「base の exponent 乗（base ** exponent）」を計算します。
つまり、pow(2, 3) は 2 ** 3 と同じ意味になります。

# 2の3乗（2 × 2 × 2）を計算
result = pow(2, 3)
print(result)

実行結果：

このように、pow()を使えば簡単にべき乗計算が可能です。

pow()関数は、3つ目の引数にmod（除算の余り）を指定することで、「mod付きべき乗」を計算することもできます。

# (2の5乗) % 3 を計算
result = pow(2, 5, 3)
print(result)

実行結果：

この機能は、暗号処理やデータ整合性チェックなど、大きな数の計算を効率よく行いたい場面で特に役立ちます。

# 10の4乗を計算（10000）
print(pow(10, 4))

実行結果：

# 小数のべき乗も計算可能
print(pow(2.5, 3))

実行結果：

15.625

# 負の指数を使った計算（逆数）
print(pow(2, -3))

実行結果：

0.125

負の指数を使えば、「逆数のべき乗」も簡単に実行できます。

RSA暗号などのアルゴリズムでは、大きな数の指数計算とmod演算が頻繁に登場します。

# 暗号処理のような大きな数でも高速にmod演算
print(pow(123456789, 12345, 100000))

実行結果：

このように、pow()は効率的な計算処理のための重要なツールです。

pow()は基本的に数値型（int, float）を受け付けますが、文字列などを渡すとエラーになります。

# 誤った使い方：文字列を渡すとエラー
print(pow("2", 3))

実行結果：

TypeError: unsupported operand type(s) for ** or pow(): 'str' and 'int'

pow(0, 0)はPythonでは1になります（定義上の扱い）。また、負数や小数の指数も使えますが、3つ目の引数modを指定する場合は、すべての引数を整数にする必要があります。

# 不正なmod付きの使用（浮動小数点が混じるとエラー）
print(pow(2.5, 3, 7))

実行結果：

TypeError: pow() 3rd argument not allowed unless all arguments are integers

この記事では、Pythonにおけるpow()関数の使い方について以下の点を学びました。

pow()は、日常の計算だけでなく、セキュリティやアルゴリズムの分野でも活用できる汎用性の高い関数です。
学習のコツは、「同じ計算でも**との違い」や「mod付きの高速化用途」を意識して実践すること。
べき乗計算を活用して、Pythonスキルをさらに高めていきましょう！