線形代数3

科目基礎情報

学校 鹿児島工業高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 線形代数3
科目番号 5047 科目区分 一般 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 都市環境デザイン工学科 対象学年 3
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 「新線形代数 改訂版」高遠節夫 ほか著、大日本図書
「新線形代数問題集 改訂版」高遠節夫 ほか著、大日本図書
「新編 高専の数学2 問題集(第2版)」田代嘉宏 編、森北出版
担当教員 嶋根 紀仁,松浦 將國,棈松 祐介,拜田 稔

到達目標

(1)線形変換により、点や直線などの図形の像を求めることができること。
(2)行列の固有値・固有ベクトルを求め、対角化ができること。
(3)直交行列により、対象行列の対角化ができること。

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線形変換の定義や性質を説明できる。さらに、線形変換による点や直線の像を求めることができる。線形変換の定義や性質を説明できる。線形変換の定義や性質を説明できない。
評価項目2線形変換の合成変換や逆変換を求めることができる。さらに、原点を中心とした回転移動を行列によってあらわすことができる。線形変換の合成変換や逆変換を求めることができる。線形変換の合成変換や逆変換を求めることができない。
評価項目3行列の対角化を行うことができる。さらに、行列の対角化可能条件を説明できる。行列の対角化を行うことができる。行列の対角化を行うことができない。
評価項目4直交行列により対称行列の対角化を行うことができる。さらに、対角化の応用として、行列のn乗や2次形式の標準形を求めることができる。直交行列により対称行列の対角化を行うことができる。直交行列により対称行列の対角化を行うことができない。

学科の到達目標項目との関係

本科(準学士課程)の学習・教育到達目標 3-a 説明 閉じる

教育方法等

概要:
(1)平面における1次変換についての基本的事項を学び、回転など図形的な問題への応用を考える。
(2)固有値、固有ベクトルについて学び、行列の対角化が行えるようにする。
授業の進め方・方法:
本科目は講義・演習形式で行う。ただし、状況により小テストや発表を行うことがある。中間試験を実施する。
注意点:
(1) 教科書等を参考に予習を行い、講義に臨むこと。
(2) 受講後は要点をまとめ、問題演習を行い、学習内容の定着をはかること。
(3) 疑問点は質問を行い、後に残さないように心がけること。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 線形変換 線形変換の定義や性質を説明できる。
2週 線形変換 線形変換による点や直線の像を求めることができる。
3週 線形変換 線形変換の合成変換や逆変換を求めることができる。
4週 線形変換 原点を中心とした回転移動を行列によって表すことができる。
5週 線形変換 直交行列と直交変換の定義や性質を説明できる。
6週 行列の階数と線形独立 行列の階数と線形独立なベクトルの個数との関係を説明できる。
7週 行列の階数と線形独立 行列の階数と線形独立なベクトルの個数との関係を説明できる。
8週 固有値と固有ベクトル 行列の固有値、固有ベクトルを求めることができる。
2ndQ
9週 固有値と固有ベクトル 行列の固有値、固有ベクトルを求めることができる。
10週 行列の対角化 行列の対角化を行うことができる。
11週 行列の対角化 行列の対角化可能条件を説明できる。
12週 行列の対角化 直交行列により対称行列の対角化を行うことができる。
13週 行列の対角化 直交行列により対称行列の対角化を行うことができる。
14週 行列の対角化 対角化の応用として行列のn乗や二次形式の標準形を求めることができる。
15週 試験答案の返却・解説 各試験において間違えた部分を自分の課題として把握する(非評価項目)。
16週

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整式の加減乗除の計算や、式の展開ができる。3
因数定理等を利用して、4次までの簡単な整式の因数分解ができる。3
因数定理等を利用して、基本的な高次方程式を解くことができる。3
簡単な連立方程式を解くことができる。3
角を弧度法で表現することができる。3
三角関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
加法定理および加法定理から導出される公式等を使うことができる。3
三角比を理解し、簡単な場合について、三角比を求めることができる。3
一般角の三角関数の値を求めることができる。3
2点間の距離を求めることができる。3
内分点の座標を求めることができる。3
2つの直線の平行・垂直条件を利用して、直線の方程式を求めることができる。3
簡単な場合について、円の方程式を求めることができる。3
放物線、楕円、双曲線の図形的な性質の違いを区別できる。3
ベクトルの定義を理解し、ベクトルの基本的な計算(和・差・定数倍)ができ、大きさを求めることができる。3
平面および空間ベクトルの成分表示ができ、成分表示を利用して簡単な計算ができる。3
平面および空間ベクトルの内積を求めることができる。3
問題を解くために、ベクトルの平行・垂直条件を利用することができる。3
空間内の直線・平面・球の方程式を求めることができる(必要に応じてベクトル方程式も扱う)。3
行列の定義を理解し、行列の和・差・スカラーとの積、行列の積を求めることができる。3
逆行列の定義を理解し、2次の正方行列の逆行列を求めることができる。3
行列式の定義および性質を理解し、基本的な行列式の値を求めることができる。3
線形変換の定義を理解し、線形変換を表す行列を求めることができる。3
合成変換や逆変換を表す行列を求めることができる。3
平面内の回転に対応する線形変換を表す行列を求めることができる。3

評価割合

定期試験小テスト・課題等合計
総合評価割合7525100
成績7525100