数学ⅡB

科目基礎情報

学校 旭川工業高等専門学校 開講年度 令和05年度 (2023年度)
授業科目 数学ⅡB
科目番号 011 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: 2
開設学科 物質化学工学科(2021年度以降入学者) 対象学年 2
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 『新版線形代数 改訂版』(実教出版),『新版線形代数問題集 改訂版』(実教出版)
担当教員 大澤 智子

到達目標

数学における新しい概念や原理・法則の理解を深め、計算力の向上を目指す。さらに、事象を数学的に考察し処理する能力を身につけることを目標とする。
1. ベクトルの概念およびベクトルに関する演算を理解でき,直線や平面を表現することなどに活用できる。
2. 行列・行列式の概念や演算を理解でき,連立1次方程式の解法に活用できる。

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ベクトルの概念およびベクトルに関する演算を理解でき,直線や平面を工夫して表現することなどに活用できる。ベクトルの概念およびベクトルに関する演算を理解でき,直線や平面を表現することなどに活用できる。ベクトルの概念およびベクトルに関する演算を理解できない。
評価項目2行列・行列式の概念やその演算を理解でき,連立1次方程式の解法に工夫して活用できる。行列・行列式の概念やその演算を理解でき,連立1次方程式の解法に活用できる。行列・行列式の概念やその演算を理解できない。

学科の到達目標項目との関係

  物質化学工学科の教育目標① 説明 閉じる
  本科の教育目標① 説明 閉じる

教育方法等

概要:
「線形代数」の内容から,まずベクトルの概念,および演算方法を学び,平面における直線および空間における直線や平面などの方程式を学ぶ。さらに,行列・行列式の概念を導入し,それらの演算および応用例としての連立1次方程式の解法を理解する。また,行列式の図形的意味についても理解し応用できるようにする。
授業の進め方・方法:
あらかじめテキストの該当部分を読んでから授業に臨むことを前提とする。授業では概念の意味や具体的な例題を通して、理解を確実にし、演習を行うことでその概念の使い方や応用される場面等を学ぶ。
評価方法は定期試験を70%、平常点(小テスト・レポート等の課題)を30%として評価する。
注意点:
① このシラバスには各週ごとの教科書のページが目安として書いてある。該当する部分をあらかじめ読み,疑問点などをはっきりさせて授業に臨むここと。
② 道具としての数学を身に付けようという積極的な学習意欲を持ち,授業に臨むこと。
③ 必ずその週のうちに復習をし,演習問題の反復練習に努めること。
④ 分からない個所がある場合は,必ず自分で可能な限り考え,友人と議論し,それでも分からない場合は,必ず担当教員に聞き,明らかにしておくこと。

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 平面ベクトルの和・差・実数倍(8-12:教科書のページ) ベクトルの定義を理解し,基本的な計算(和・差・実数倍)ができる。
2週 ベクトルの平行と実数倍
成分表示(13-16)
2つのベクトルが平行である条件を理解できる。ベクトルの成分表示ができ、ベクトルの大きさなどの基本的な計算ができる。
3週 空間ベクトルの和・差・実数倍
成分表示(39-44)
空間のベクトルについて,基本的な計算ができる。空間ベクトルの成分表示ができ、ベクトルの大きさなどの基本的な計算ができる。
4週 成分表示によるベクトルの平行と実数倍
ベクトルの1次独立性(17-19,45-46)
2つのベクトルが平行であることを数式で表現できる。ベクトルの1次独立・1次従属の概念を理解でき,ベクトルの分解などに適用できる。
5週 平面ベクトルの内積(20-23) ベクトルの内積の定義を理解して,計算もできる。
6週 空間ベクトルの内積
ベクトルの垂直と内積(24,47-50)
空間ベクトルの内積を計算できる。2つのベクトルが垂直であることを内積を用いて判定することができる。
7週 内積の基本性質(25-26,51)
次週,中間試験を実施する
内積の基本性質を理解し,内積の計算に適用できる。
8週 位置ベクトル(29-31,52-54)
位置ベクトルを図形の問題に適用できる。
2ndQ
9週 平面内の直線の方程式(32-34) 平面上の直線の方程式を様々な方法で表すことができる。
10週 空間内の直線の方程式(55-57) 空間内の直線の方程式を求めることができる。
11週 直線・平面の法線ベクトル(35,58) 法線ベクトルを用いて直線・平面の方程式を表すことができる。
12週 円と球面(36,59) 円・球面の方程式をベクトルを用いて表すことができる。
13週 行列の定義,和・差・実数倍(68-73) 行列の定義を理解し,行列の和・差・実数倍の計算ができる。
14週 行列の積(74-77) 行列の積の計算ができる。
15週 演習 ベクトルについての演習問題に取り組み理解を深めることができる。
16週 前期末試験
後期
3rdQ
1週 零因子・累乗,逆行列(78-82) 零因子が存在することを理解できる。対角行列の累乗が計算できる。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。
2週 逆行列の性質
転置行列(83-86)
逆行列の性質を理解できる。転置行列の定義を理解し,転置行列を作ることができる。
3週 掃き出し法による連立1次方程式の解法(91-94) 掃き出し法を用いて,連立1次方程式を解くことができる。
4週 正則でない連立1次方程式
掃き出し法と逆行列(95-98)
正則でない連立1次方程式の解について理解でき,不定の場合は解を求めることができる。掃き出し法を用いて,逆行列を求めることができる。
5週 2次の行列式(104-106) 2次の行列式の定義を理解し計算できる。また,その性質を理解できる。
6週 演習 行列・連立1次方程式についての演習問題に取り組み,理解を深めることができる。
7週 n次の行列式(107-113)
次週,中間試験を実施する
n次の行列式の定義を理解し,その性質を利用して値を求めることができる。
8週 余因子展開(114-118) 行列式の余因子展開をすることができる。
4thQ
9週 サラスの方法
文字を含む行列式(119-121)
サラスの方法により,3次の行列式を計算できる。種々の行列式の値を求めることができる。
10週 積の行列式(122-124) 積の行列式が行列式の積であることを理解できる。行列式を用いて行列の正則性を判定できる。
11週 クラメルの公式(131-134,136)
クラメルの公式を利用して連立1次方程式を解くことができる。斉次連立1次方程式が自明でない解を持つ条件を理解できる。
12週 外積(27,64-65) 外積の定義を理解し,計算できる。外積を用いて,平行四辺形の面積を計算できる。
13週 行列式の図形的意味(137-138) 行列式を用いて,平行四辺形の面積,平行六面体の体積を求めることができる。
14週 行列式を用いた1次独立・1次従属性の判定(139-141) 行列式を用いて,ベクトルの1次独立性・1次従属性を判定できる。
15週 演習 行列式についての演習問題に取り組み,理解を深めることができる。
16週 期末試験

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前1,前2,前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前2,前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前5,前6,前7
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前4,前6,前8
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前10,前11,前12
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前13,前14
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後1
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後5,後7,後9

評価割合

試験小テスト・課題合計
総合評価割合7030100
基礎的能力7030100
専門的能力000
分野横断的能力000