シミュレーション

科目基礎情報

学校 長野工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 シミュレーション
科目番号 0031 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 電子情報工学科 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 教科書:栗原正仁「わかりやすい数値計算入門」ムイスリ出版/教材:佐藤次男・中村理一郎「よくわかる数値計算」日刊工業新聞社
担当教員 西村 治

到達目標

シミュレーションの方法ついて理解し,プログラムを作成することができる.さらに,物理現象のシミュレーションプログラムを作成することができ,その結果について説明できることで,学習・教育目標(D-1),(D-2)の達成とする.

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
数値積分数値積分の解法や発生する誤差について,理論的に説明することができ,プログラムを実装し問題を解くことができる.数値積分の解法を理解し,プログラムを実装し問題を解くことができる.数値積分の解法を用いて,プログラムを実装し問題を解くことができない.
常微分方程式常微分方程式のさまざまな数値解法について,理論や誤差を適切に説明でき,プログラムを実装し問題を解くことができる.常微分方程式のさまざまな数値解法について,プログラムを実装し問題を解くことができる.常微分方程式のさまざまな数値解法について,プログラムを実装し問題を解くことができない.
連立一次方程式連立一次方程式の数値解法を理解し,適切に理論を説明でき,プログラムを実装し問題を解くことができる連立一次方程式の数値解法を理解し,プログラムを実装し問題を解くことができる.連立一次方程式の数値解法を用いて,プログラムを実装し問題を解くことができない.

学科の到達目標項目との関係

(D-1) 産業システム工学プログラム

教育方法等

概要:
数値計算の基礎的な手法を学び,様々な自然現象のシミュレーションを行い,問題を解決する能力を身につけることを目的とする.
授業の進め方と授業内容・方法:
・授業方法は講義及び実習.
・適宜,レポート課題を課すので,期限に遅れず提出すること.
・本科目は学修単位科目であり,授業時間30時間に加えて,自学自習時間60時間が必要である.
注意点:
<成績評価>レポート(80%)と平常点(20%)により評価する.この100点満点でD-1,D-2を評価し,それぞれ6割以上を獲得したものをこの科目の合格者とする.
<オフィスアワー>水曜日16:00~17:00,電子情報工学科棟2F第3教員室.ただし,出張や会議等で不在の場合がある.
<先修科目・後修科目>先修科目はアルゴリズムとデータ構造,後修科目はソフトウェア工学となる.
<備考>主に数学の知識を応用することになる.このため,微分,積分,行列,テイラー展開などの知識をよく復習しておくことが必要である.具体的な自然現象を対象とするため数学,物理の知識が必要となる.ノートパソコンを使用する.

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
1週 数値積分の解法 積分を数値的に解くプログラムを作成できる.
2週 数値積分の誤差 数値積分の誤差を理解できる.
3週 常微分方程式の解法 常微分方程式を数値的に解くプログラムを作成できる.
4週 常微分方程式の誤差 常微分方程式の数値計算の誤差を理解できる.
5週 プログラミング演習 積分と常微分方程式のプログラムを実装し数値的に解ける.
6週 連立微分方程式1 連立微分方程式を数値的に解くことができる.
7週 連立微分方程式2 連立微分方程式のシミュレーションを理解できる.
8週 高階微分方程式1 高階微分方程式を数値的に解くことができる.
9週 高階微分方程式2 高階微分方程式のシミュレーションを理解できる.
10週 プログラミング演習 連立微分方程式の数値解法を用いて物理現象をシミュレーションできる.
11週 連立一次方程式1 連立方程式の数値解法を理解できる.
12週 連立一次方程式2 ガウスの消去法とピボット選択を理解できる.
13週 最小二乗近似 与えられた点の集合から近似式を求めることができる.
14週 乱数を用いたシミュレーション 乱数を用いたシミュレーションの応用問題を解くことができる.
15週 プログラミング演習 学習したシミュレーションのプログラムを実装できる.
16週

評価割合

試験小テスト平常点レポートその他合計
総合評価割合0020800100
配点0020800100