到達目標
１．工学上の問題解決のための基本的な数値解析手法の原理を説明出来ること．
２．適切な数値解析手法を選択し，C言語を用いたプログラム作成が出来ること．
３．数値解析結果を数値又はグラフを用いて表示し，適切な評価及び考察が出来ること．
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 | 工学上の問題解決のための基本的な数値解析手法の原理を完全に説明出来る. | 工学上の問題解決のための基本的な数値解析手法の原理を説明出来る． | 工学上の問題解決のための基本的な数値解析手法の原理を説明出来
ない． |
| 評価項目2 | 適切な数値解析手法を選択し，C言語を用いたプログラム作成が完全に出来る． | 適切な数値解析手法を選択し，C言語を用いたプログラム作成が出来る． | 適切な数値解析手法を用いて，与えらたプログラム作成ができない。 |
| 評価項目3 | 数値解析結果を数値又はグラフを用いて表示し，適切な評価及び考察が完全に出来る． | 数値解析結果を数値又はグラフを用いて表示し，適切な評価及び考察が出来る． | 数値解析結果を数値又はグラフを用いて表示し，適切な評価及び考察が出来ない． |
学科の到達目標項目との関係
【本校学習・教育目標（本科のみ）】 2
説明
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教育方法等
概要:
工学上の問題を解決するためには，解析的な手法のみでは対応が困難な問題が数多く存在する．そこで，例えば機械構造物の応力や変形などを解析するために，コンピュータ上で数値計算を行う有限要素法という方法が広く用いられている．このような問題では多元連立1次方程式を解く必要があり，コンピュータを利用した数値解析手法が不可欠である．そこで，このようなコンピュータを用いた数値解析法の基礎理論を講義により学び，プログラム演習により数値解析法を理解することを目的とする．
授業の進め方・方法:
本講義は方程式の球根（２分法，ニュートン法），連立１次方程式（ガウスの消去法），最小２乗法，補間法（ラグランジュ補間），微分方程式（ルンゲ・クッタ法）等の数値解析手法を学習する．次にこれらの数値解析手法を用いてC言語によるプログラムを作成する．また，グラフ作成ソフトgnuplotを用いて，解析結果を表示し，適切な評価及び考察出来ることを目的とする．
注意点:
１．この科目は必履修科目であり，必ず履修する必要があります。
２．この科目は学修単位であり，1単位あたり15時間の対面授業を実施します。併せて1単位あたり30時間の事前学習・事後学習が必要となります。
３．評価については，評価割合に従って行います。ただし，適宜再試や追加課題を課し，加点することがあります。
４．期末試験５０％，課題レポート５０％の重みとして評価する．科目全体で６０点以上の場合に合格とする．
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 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
授業ガイダンス
方程式の求根（１） |
授業概要，学習・教育目標，スケジュール，評価方法と基準を理解する。
２分法を理解し，説明することが出来る．
２分法を用いたCプログラムを作成し，数値解を求めることが出来る．
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| 2週 |
方程式の求根（２） |
ニュートン法を理解し，説明することが出来る．
ニュートン法を用いたCプログラムを作成し，数値解を求めることが出来る．
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| 3週 |
連立１次方程式（１） |
上三角型連立方程式を理解し，Cプログラム作成により解を求めることが出来る．
ガウスの消去法を理解し，Cプログラムにより連立１次方程式の解を求めることが出来る．
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| 4週 |
連立１次方程式（２） |
掃き出し法を理解し，Cプログラムにより逆行列を求めることが出来る．
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| 5週 |
グラフ表示及び保存 |
グラフ作成ソフトgnuplotを理解し，Cプログラムによりグラフを表示することが出来る．
gnuplotを用いたCプログラムにより，グラフを保存することが出来る．
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| 6週 |
補間法 |
ラグランジュの補間法を理解し，Cプログラムにより数値解を求めることが出来る．
Cプログラムによりラグランジュの補間多項式をグラフ表示し，保存することが出来る．
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| 7週 |
曲線のあてはめ |
最小２乗法を理解し，Cプログラムにより曲線の方程式を求めることが出来る．
最小２乗法を用いたCプログラムにより，曲線をグラフ表示し，保存することが出来る．
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| 8週 |
微分方程式 |
ルンゲ・クッタ法を理解し，Cプログラムにより解曲線の近似値を計算することが出来る．
ルンゲ・クッタ法を用いたCプログラムにより，曲線をグラフ表示し，保存することが出来る．
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| 4thQ |
| 9週 |
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| 10週 |
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| 11週 |
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| 12週 |
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| 13週 |
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| 14週 |
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| 15週 |
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| 16週 |
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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 | 工学基礎 | 情報リテラシー | 情報リテラシー | 情報を適切に収集・処理・発信するための基礎的な知識を活用できる。 | 3 | 後1 |
| 論理演算と進数変換の仕組みを用いて基本的な演算ができる。 | 3 | 後4 |
| コンピュータのハードウェアに関する基礎的な知識を活用できる。 | 3 | 後4 |
| 情報伝達システムやインターネットの基本的な仕組みを把握している。 | 3 | 後1,後8 |
| 同一の問題に対し、それを解決できる複数のアルゴリズムが存在しうることを知っている。 | 3 | 後2,後5,後6,後7 |
| 与えられた基本的な問題を解くための適切なアルゴリズムを構築することができる。 | 3 | 後2,後5,後6,後7 |
| 任意のプログラミング言語を用いて、構築したアルゴリズムを実装できる。 | 3 | 後3,後4 |
| 情報セキュリティの必要性および守るべき情報を認識している。 | 3 | 後1,後8 |
| 個人情報とプライバシー保護の考え方についての基本的な配慮ができる。 | 3 | 後1,後8 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 情報処理 | プログラムを実行するための手順を理解し、操作できる。 | 4 | 後1,後4 |
| 定数と変数を説明できる。 | 4 | 後4 |
| 整数型、実数型、文字型などのデータ型を説明できる。 | 4 | 後4 |
| 演算子の種類と優先順位を理解し、適用できる。 | 4 | 後1,後4 |
| 算術演算および比較演算のプログラムを作成できる。 | 4 | 後4 |
| データを入力し、結果を出力するプログラムを作成できる。 | 4 | 後4 |
| 条件判断プログラムを作成できる。 | 4 | 後4 |
| 繰り返し処理プログラムを作成できる。 | 4 | 後4 |
| 一次元配列を使ったプログラムを作成できる。 | 4 | 後4 |
評価割合
| 期末試験 | 課題レポート | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 50 | 50 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 50 | 50 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |