応用数学Ⅰ

科目基礎情報

学校 富山高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 応用数学Ⅰ
科目番号 0105 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 1
開設学科 機械システム工学科 対象学年 4
開設期 前期 週時間数 前期:2
教科書/教材 基礎解析学 改訂版(矢野健太郎、石原繁著、裳華房)
担当教員 田尻 智紀

到達目標

1.与えられた関数(周期が2π)のフーリエ級数展開ができる
2.与えられた関数(一般的な周期)のフーリエ級数展開ができる
3.フーリエ級数を用いて偏微分方程式を解く事ができる
4.ラプラス変換と逆ラプラス変換を求めることができる.
5.ラプラス変換・逆ラプラス変換を用いて線形常微分方程式を解ける.

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1周期2πのフーリエ級数の定義を説明でき,周期2πの周期関数のフーリエ級数を求めることができる.周期2πの周期関数のフーリエ級数を求めることができる.周期2πの周期関数のフーリエ級数を求めることができない.
評価項目2一般の周期のフーリエ級数の定義を説明でき,一般の周期関数のフーリエ級数を求めることができる.一般の周期関数のフーリエ級数を求めることができる.一般の周期関数のフーリエ級数を求めることができない.
評価項目3偏微分方程式の解き方を説明でき,偏微分方程式の解を求めることができる.偏微分方程式の解を求めることができる.偏微分方程式の解を求めることができない.
評価項目4ラプラス変換と逆ラプラス変換を説明でき,それらを求めることができる.ラプラス変換と逆ラプラス変換を求めることができる.ラプラス変換と逆ラプラス変換を求めることができない.
評価項目5線形常微分方程式の解き方を説明でき,その解を求めることができる.線形常微分方程式の解を求めることができる.線形常微分方程式の解を求めることができない.

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 A-5 説明 閉じる
JABEE 1(2)(c) 説明 閉じる
ディプロマポリシー 3 説明 閉じる

教育方法等

概要:
高専で3学年までに勉強した基礎数学を広く工学で必要な数学に応用できるように、基礎数学の応用能力をつけることを目的とする。工学的には応用範囲の広い分野が含まれており、今後さらに学ぶ専門分野における現象を数学的に捉える力を養うことを目的とする。
授業の進め方・方法:
講義と演習
注意点:
フーリエ級数に関連する数学は、周期的な現象を解析する道具として自然科学と工学のすべての分野で頻繁に用いられる「極めて重要」なものである。ラプラス変換に関連する数学は、特に、振動理論、制御理論や電気回路理論に出てくる線形微分方程式の解法を簡単にし、これらの理論を理解し易いものにする。ラプラス変換に類似の技術は多くあり、その代表としてラプラス変換を勉強する。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 フーリエ級数の定義 フーリエ級数の定義について説明できる.
2週 偶関数と奇関数 偶関数と奇関数を理解できる.
3週 フーリエ級数 (1) 周期2πの周期関数のフーリエ級数を求めることができる.
4週 フーリエ級数 (2) 一般の周期の周期関数のフーリエ級数を求めることができる.
5週 偏微分方程式とフーリエ級数 (1) 偏微分方程式をフーリエ級数を用いて解くことができる
6週 偏微分方程式とフーリエ級数 (2) 偏微分方程式をフーリエ級数を用いて解くことができる.
7週 小テスト(1)
8週 中間試験
2ndQ
9週 中間テスト解説
10週 ラプラス変換 ラプラス変換の定義を理解できる.
11週 ラプラス変換の性質 ラプラス変換のもつ性質を適用して問題を解くことができる.
12週 ラプラス逆変換 ラプラス逆変換の定義を理解できる.
13週 線形常微分方程式の解法 ラプラス変換を用いて定数係数線形常微分方程式を解くことができる.
14週 小テスト(2)
15週 期末試験
16週 期末試験解説,授業アンケート

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週
基礎的能力数学数学数学微分係数の意味や、導関数の定義を理解し、導関数を求めることができる。3前2,前3,前4,前5,前6,前10,前11,前12
積・商の導関数の公式を用いて、導関数を求めることがができる。3前2,前3,前4,前5,前6,前10,前11,前12
合成関数の導関数を求めることができる。3前2,前3,前4,前5,前6,前10,前11,前12
三角関数・指数関数・対数関数の導関数を求めることができる。3前2,前3,前4,前5,前6,前10,前11,前12
不定積分の定義を理解し、簡単な不定積分を求めることができる。3前3,前4,前5,前6
置換積分および部分積分を用いて、不定積分や定積分を求めることができる。3前3,前4,前5,前6
定積分の定義と微積分の基本定理を理解し、簡単な定積分を求めることができる。3前3,前4,前5,前6
分数関数・無理関数・三角関数・指数関数・対数関数の不定積分・定積分を求めることができる。3前3,前4,前5,前6
微分方程式の意味を理解し、簡単な変数分離形の微分方程式を解くことができる。3前13
簡単な1階線形微分方程式を解くことができる。3前13
定数係数2階斉次線形微分方程式を解くことができる。3前13

評価割合

試験小テスト合計
総合評価割合8020100
基礎的能力201030
専門的能力601070