応用数学Ⅱ

科目基礎情報

学校 長岡工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 応用数学Ⅱ
科目番号 0129 科目区分 専門 / 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 電子制御工学科 対象学年 5
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 高遠節夫ほか著 「新 応用数学」 大日本図書/高遠節夫ほか著 「新 応用数学問題集」
担当教員 鈴木 正太郎

到達目標

(科目コード:31260,英語名:Applied Mathematics II)
この科目は長岡高専の教育目標の(C)と主体的に関わる。
この科目の到達目標と、長岡高専の学習・教育到達目標との関連を、到達目標、評価の重み、学習・教育到達目標との関連の順で次に示す。
①ベクトル解析の基本的概念を理解し、具体的な対象について計算できる。50%(c1)
②複素関数の基本的な概念を理解し、具体的な対象について計算できる。50%(c1)

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最低限の到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1ベクトル解析に関する各種概念(ベクトル関数、スカラー場・ベクトル場、線積分・面積分)を理解し、具体的な対象にそれらを適用して計算ができる。ベクトル解析に関する各種概念(ベクトル関数、スカラー場・ベクトル場、線積分・面積分)を理解し、基本的な計算ができる。ベクトル解析に関する各種概念(ベクトル関数、スカラー場・ベクトル場、線積分・面積分)を理解し、基本的な計算が概ねできる。ベクトル解析に関する各種概念(ベクトル関数、スカラー場・ベクトル場、線積分・面積分)を理解していない。
評価項目2複素関数に関する各種概念(正則関数、複素積分、留数定理)を理解し、具体的な対象にそれらを適用して計算ができる。複素関数に関する各種概念(正則関数、複素積分、留数定理)を理解し、基本的な計算ができる。複素関数に関する各種概念(正則関数、複素積分、留数定理)を理解し、基本的な計算が概ねできる。複素関数に関する各種概念(正則関数、複素積分、留数定理)を理解していない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
ベクトル解析と複素関数論の基礎を学ぶ。
○関連する科目:高専で4年生までに学ぶ数学全般。
授業の進め方・方法:
座学である。
注意点:
テキストや問題集の問題を実際に自分で解いて、ベクトル解析と複素関数の基礎的な概念を理解するように。

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 空間ベクトル・外積 3次元ベクトルの表現方法を理解し、ベクトルの演算ができる。
2週 ベクトル関数・曲線・曲面 ベクトル関数により曲線・曲面を表現し、曲線の長さ・曲面の面積を計算できる。
3週 勾配 スカラー場の勾配を計算できる。
4週 発散と回転 ベクトル場の発散・回転を計算できる。
5週 線積分・グリーンの定理 スカラー場とベクトル場の線積分を計算でき、グリーンの定理を理解できる。
6週 面積分・発散定理・ストークスの定理 スカラー場とベクトル場の面積分を計算でき、発散定理・ストークスの定理を理解できる。
7週 ここまでのまとめ ベクトル解析と工学分野との関連を見いだすことができる。
8週 複素数の極形式・絶対値と偏角 複素数の絶対値と偏角を計算でき、複素数を極形式で表せる。
2ndQ
9週 複素関数・正則関数・コーシーリーマンの関係式 正則関数の特徴を理解するとともに、コーシーリーマンの関係式を用いて正則関数か否かを判定できる。
10週 正則関数による写像・逆関数 正則関数による関数の写像の特徴を理解して計算できる。また複素関数の逆関数を理解できる。
11週 複素積分 複素関数の積分を理解して計算できる。
12週 コーシーの積分定理・コーシーの積分表示 コーシーの積分定理と積分表示を理解し、それらを利用した計算ができる。
13週 数列と級数・関数の展開 複素関数の級数展開ができる。
14週 孤立特異点と留数・留数定理 留数の計算ならびに留数定理を用いた積分計算ができる。
15週 ここまでのまとめ 複素関数と工学分野との関連を見いだすことができる。
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
解の公式等を利用して、2次方程式を解くことができる。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
無理方程式・分数方程式を解くことができる。3
1次不等式や2次不等式を解くことができる。3
恒等式と方程式の違いを区別できる。3
2次関数の性質を理解し、グラフをかくことができ、最大値・最小値を求めることができる。3
分数関数や無理関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
簡単な場合について、関数の逆関数を求め、そのグラフをかくことができる。3
累乗根の意味を理解し、指数法則を拡張し、計算に利用することができる。3
指数関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
指数関数を含む簡単な方程式を解くことができる。3
対数の意味を理解し、対数を利用した計算ができる。3
対数関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
対数関数を含む簡単な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
三角関数を含む簡単な方程式を解くことができる。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
等差数列・等比数列の一般項やその和を求めることができる。3
総和記号を用いた簡単な数列の和を求めることができる。3
不定形を含むいろいろな数列の極限を求めることができる。3
無限等比級数等の簡単な級数の収束・発散を調べ、その和を求めることができる。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前1,前2
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1,前2
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1,前2
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1,前2
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2
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
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
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
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
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
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。3
簡単な場合について、曲線の長さを定積分で求めることができる。3
簡単な場合について、立体の体積を定積分で求めることができる。3
簡単な1変数関数の局所的な1次近似式を求めることができる。3
1変数関数のテイラー展開を理解し、基本的な関数のマクローリン展開を求めることができる。3
オイラーの公式を用いて、複素数変数の指数関数の簡単な計算ができる。3
分野横断的能力汎用的技能汎用的技能汎用的技能日本語と特定の外国語の文章を読み、その内容を把握できる。3
他者とコミュニケーションをとるために日本語や特定の外国語で正しい文章を記述できる。3

評価割合

中間試験期末試験レポート合計
総合評価割合00100100
基礎的能力005050
専門的能力005050
分野横断的能力0000