到達目標
行列と行列式について理解し、基本的な計算ができる。
連立 1次方程式の解法、面積・体積の計算、線形変換、固有値問題などへの応用を理解する。
計算技術については、教科書の問と練習問題の 70% および問題集の 60% が解ける水準を目指す。
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 | 練習問題およびSTEP UPを含む教科書・問題集の殆どの問題を自力で解ける。 | 誘導を与えられることにより、教科書の問レベルの問題の殆どが自力で解ける。 | 誘導を与えても、教科書の問レベルの問題を自力で解けない。 |
| 評価項目2
行列 | 練習問題およびSTEP UPを含む教科書・問題集の殆どの問題を自力で解ける。 | 誘導を与えられることにより、教科書の問レベルの問題の殆どが自力で解ける。 | 誘導を与えても、教科書の問レベルの問題を自力で解けない。 |
| 評価項目3
行列式 | 練習問題およびSTEP UPを含む教科書・問題集の殆どの問題を自力で解ける。 | 誘導を与えられることにより、教科書の問レベルの問題の殆どが自力で解ける。 | 誘導を与えても、教科書の問レベルの問題を自力で解けない。 |
| 評価項目４
行列の応用 | 練習問題およびSTEP UPを含む教科書・問題集の殆どの問題を自力で解ける。 | 誘導を与えられることにより、教科書の問レベルの問題の殆どが自力で解ける。 | 誘導を与えても、教科書の問レベルの問題を自力で解けない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
まず前期で行列とその応用について学ぶ 。行列は連立1次方程式と密接な関連をもつ重要概念である。行列の学習を通じて、中学以来半ば無意識的に知っていたであろう連立方程式に関する理解をより深めることを目指す。後期ではまず行列式とその応用を学ぶ (後期中間試験)。行列式は連立1次方程式に対する「解の公式」(クラメルの公式) に由来する概念だが、面積や体積の計算にも使えるなど、応用が広い。最後に、行列の応用として線形変換および固有値問題の初歩を取り上げる(後期期末試験)。
授業の進め方・方法:
各回の授業においては、最初に目標やキーワード (重要事項) などを簡潔に示した後、教科書の例題等の典型例を使って具体化する。さらに問や練習問題にも触れながら理解を深める。
原則として予習なしで理解できる授業を目指すので、事前学習は基礎数学の復習だけで十分である。
事後学習としては、まず各回の授業で学んだことを自分の言葉でまとめること。さらに授業で扱わなかった問題を解いてみると一層よい。
授業で扱われなかった事柄についての質問は歓迎である。数学が得意な人は自学自習を進め、鋭い質問をして欲しい。
注意点:
数学的な記号の使い分けが理解に直結する (例えば、「行列」と「行列式」は違う概念で、記号も違う)。
自分で書いて確認しながら理解すること。手を動かすことは大切である。行列は微分積分より内容的には単純である。
数学に苦手意識がある人も諦めずに授業に取り組んで欲しい。
課題が与えられたときは、できるだけ早めに取り組み、必ず期限までに提出すること。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス |
基礎数学の復習
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| 2週 |
行列とは |
行列の定義を理解する
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| 3週 |
行列の和・差 |
行列の和・差を理解する
行列の定数倍を理解する
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| 4週 |
行列の積 |
行列の積を理解する
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| 5週 |
行列の計算 |
行列のいろいろな計算ができる
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| 6週 |
逆行列 |
逆行列の意味を理解する
2次正方行列の逆行列を求められる
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| 7週 |
総復習と問題演習 |
学習内容をまとめ、盲点を確認する。
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| 8週 |
総復習と問題演習、前期中間試験 |
学習内容をまとめ、盲点を確認する。
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| 2ndQ |
| 9週 |
連立1次方程式と行列
係数行列、拡大係数行列 |
連立1次方程式を行列で書き表すことができる
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| 10週 |
ガウスの消去法 |
消去法を理解する
消去法で連立1次方程式を解ける
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| 11週 |
消去法の応用 |
消去法で逆行列を求められる
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| 12週 |
逆行列と連立1次方程式 |
逆行列を利用した連立1次方程式の解法を理解する
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| 13週 |
総復習と問題演習 |
学習内容をまとめ盲点を確認する。
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| 14週 |
総復習と問題演習 |
学習内容をまとめ盲点を確認する。
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| 15週 |
総復習と問題演習
前期期末試験 |
学習内容をまとめ盲点を確認する。
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| 16週 |
総復習と問題演習
期末試験答案返却と解説 |
学習内容をまとめ、盲点を確認する。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
行列式 |
消去法を理解する。
消去法を用いた連立1次方程式の解法を理解し、応用できる。
階数について理解する。
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| 2週 |
行列式 |
逆行列を用いた連立1次方程式の解法を理解する。練習問題
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| 3週 |
行列式 |
2次の行列式が求められる。
3次の行列式が求められる。
行列式の定義を理解する。
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| 4週 |
行列式 |
行列式の性質を理解し色々な行列式が求められる。
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| 5週 |
行列式の応用 |
行列式の性質を理解し色々な行列式が求められる。
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| 6週 |
行列式の応用 |
余因子行列を用いた逆行列の解法を理解する。
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| 7週 |
行列式の応用 |
行列式を計量問題に応用できる。
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| 8週 |
総復習と演習、後期中間試験 |
学習内容をまとめ、盲点を確認する。
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| 4thQ |
| 9週 |
線形変換 |
線形変換の具体例に接する。
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| 10週 |
線形変換 |
線形変換の具体例に接し、
線形変換の定義を理解する。
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| 11週 |
線形変換 |
合成変換と逆変換を理解し、応用できる。
2次の回転行列を理解し、応用できる。
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| 12週 |
固有値とその応用 |
2次正方行列の固有値が求められる。
固有ベクトルについて理解する。
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| 13週 |
固有値とその応用 |
3次正方行列の固有値が求められる。
固有ベクトルについて理解する。
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| 14週 |
固有値とその応用 |
色々な正方行列の固有値が求められ、応用できる。
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| 15週 |
総復習と問題演習
後期期末試験 |
学習内容をまとめ、盲点を確認する。
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| 16週 |
総復習と問題演習
期末試験答案返却と解説 |
学習内容をまとめ、盲点を確認する。
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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 | |
| 分数式の加減乗除の計算ができる。 | 3 | |
| 実数・絶対値の意味を理解し、絶対値の簡単な計算ができる。 | 3 | |
| 平方根の基本的な計算ができる(分母の有理化も含む)。 | 3 | |
| 複素数の相等を理解し、その加減乗除の計算ができる。 | 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
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | 小テスト・課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |