建築数学

科目基礎情報

学校 小山工業高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 建築数学
科目番号 0001 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 複合工学専攻(共通科目) 対象学年 専1
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 建築工学のための数学 (科学のことばとしての数学),加藤 直樹他著,朝倉書店
担当教員 大和 征良

到達目標

数学の各項目が建築でどう使われるか説明できる。
1.建築における諸現象の数学的表出について説明できる。
2.建築における微分方程式の利用について説明できる。
3.建築における数値計算に関わる内容を説明できる。

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
建築における諸現象の数学的表出について説明できる。建築における諸現象の数学的表出について十分に理解し,明確に説明できる。建築における諸現象の数学的表出について概ね説明できる。建築における諸現象の数学的表出について説明できない。
建築における微分方程式の利用について説明できる。建築における微分方程式の利用について十分に理解し,明確に説明できる。建築における微分方程式の利用について概ね説明できる。建築における微分方程式の利用について説明できない。
建築における数値計算に関わる問題点を説明できる。建築における数値計算に関わる内容を十分に理解し,明確に説明できる。建築における数値計算に関わる内容を概ね説明できる。建築における数値計算に関わる内容を説明できない。

学科の到達目標項目との関係

JABEE (c) 説明 閉じる
JABEE (C) 説明 閉じる
JABEE (g) 説明 閉じる

教育方法等

概要:
教科書に沿って,数学の各項目が建築でどう使われるか,利用の例を中心に説明してゆく。
授業の進め方・方法:
1.授業内容は,教科書を基本に毎回学生の発表(Q&A)で進めていく。
2.建築で利用する数学について,利用の方法や,結果としての現象の特性,の理解を図る。
3.適宜レポート課題が出題される。
注意点:
建築や各自のテーマへの数学的応用が主眼になるので,その観点から自ら自発的に学習すること。

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
後期
3rdQ
1週 常微分方程式の応用例と線形1階常微分方程式 常微分方程式の応用例と線形1階常微分方程式を理解する。
2週 定係数線形2階常微分方程式 定係数線形2階常微分方程式を理解する。
3週 変係数2階常微分方程式 変係数2階常微分方程式を理解する。
4週 定係数線形高階常微分方程式 定係数線形高階常微分方程式を理解する。
5週 連立1階微分方程式 連立1階微分方程式を理解する。
6週 フーリエ解析とフーリエ級数 フーリエ解析とフーリエ級数を理解する。
7週 複素フーリエ級数とフーリエ変換 複素フーリエ級数とフーリエ変換を理解する。
8週 時間関数のフーリエ変換とインパルス応答・たたみ込み 時間関数のフーリエ変換とインパルス応答・たたみ込みを理解する。
4thQ
9週 相関関数とスペクトル及びフーリエ変換と相関関数の応用例 相関関数とスペクトル及びフーリエ変換と相関関数の応用例を理解する。
10週 ラプラス変換の応用例とその定義 ラプラス変換の応用例とその定義を理解する。
11週 ラプラス変換による解法 ラプラス変換による解法を理解する。
12週 線形定係数n階常微分方程式 線形定係数n階常微分方程式を理解する。
13週 偏微分方程式への適用と境界値問題 偏微分方程式への適用と境界値問題を理解する。
14週 変分法と関数の極大極小 変分法と関数の極大極小を理解する。
15週 オイラーの方程式と第2変分・境界条件 オイラーの方程式と第2変分・境界条件を理解する。
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。4
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。4
簡単な場合について、関数の極限を求めることができる。4
合成関数の導関数を求めることができる。4
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。4
逆三角関数を理解し、逆三角関数の導関数を求めることができる。4
関数の媒介変数表示を理解し、媒介変数を利用して、その導関数を求めることができる。4
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。4
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。4
簡単な場合について、曲線で囲まれた図形の面積を定積分で求めることができる。4
2変数関数の定義域を理解し、不等式やグラフで表すことができる。4
2重積分の定義を理解し、簡単な2重積分を累次積分に直して求めることができる。4
極座標に変換することによって2重積分を求めることができる。4
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。4
簡単な1階線形微分方程式を解くことができる。4
定数係数2階斉次線形微分方程式を解くことができる。4

評価割合

試験発表(Q&A)提出物(レポート)態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合05050000100
基礎的能力0101000020
専門的能力0202000040
分野横断的能力0202000040