総合数学演習

科目基礎情報

学校 津山工業高等専門学校 開講年度 令和04年度 (2022年度)
授業科目 総合数学演習
科目番号 0055 科目区分 専門 / 必修
授業形態 演習 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 総合理工学科(先進科学系) 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 問題集:松田 修 著 理工学の基礎数学演習ノート(電気書院)
担当教員 島田 悠彦

到達目標

これまで学習してきた数学の内容を総合的な理解の中で確実にし,専門科目での応用力に繋げていくことを目的 とする。
1.線形変換の定義を理解している。
2.合成変換と逆変換を求めることができる。
3.平面内の回転を表す線形変換を求めることができる。
4.2次以上の導関数を求めることができる。
5.関数の媒介変数表示を理解し,その導関数を計算できる。
6.基本的な曲線で囲まれた図形の面積を求めることができる。
7.いろいろな曲線の長さを求めることができる。
8.基本的な立体の体積を求めることができる。

ルーブリック

不可
評価項目1初等関数の性質が理解でき,応用問題が解ける。初等関数の性質が理解でき,基礎的な問題が7割程度解ける。初等関数の性質が理解でき,基礎的な問題が6割程度解ける。初等関数の性質が理解でき,基礎的な問題が解けない。
評価項目2線形代数が理解でき,応用問題が解ける。線形代数が理解でき,基礎的な問題が7割程度解ける。線形代数が理解でき,基礎的な問題が6割程度解ける。線形代数が理解でき,基礎的な問題が解けない。
評価項目3微分法が理解でき,応用問題が解ける。微分法が理解でき,基礎的な問題が7割程度解ける。微分法が理解でき,基礎的な問題が6割程度解ける。微分法が理解でき,基礎的な問題が解けない。
評価項目4積分法が理解でき,応用問題が解ける。積分法が理解でき,基礎的な問題が7割程度解ける。積分法が理解でき,基礎的な問題が6割程度解ける。積分法が理解でき,基礎的な問題が解けない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
一般・専門の別:専門 

学習の分野:数学・物理

基礎となる学問分野:数物系科学/数学/基礎解析学

学習教育目標との関連:本科目は「③基礎となる専門性の深化」に相当する科目である。

授業の概要: これまで個別に学んできた数学を整理し,関数とグラフ,微分積分,線形代数等の単元を総合的に学び直し,演習によって総合力を定着させる。
授業の進め方・方法:
前期前半は,行列の応用を学習する。その後は,ほぼ毎時間,与えられた演習問題を解いていく。必要事項は解説する。夏休み,冬休みには課題に取り組み順次提出する。後期前半は,微分積分の応用を学習する。

4回の定期試験と学習到達度試験(同等に評価し50%)とレポート(50%)の合計で評価する。成績等によっては,再試験を行う(レポート課題を課す)こともある。再試験は80点を上限として本試験と同様に評価する。試験には教科書・ノート等の持ち込みを許可しない。
注意点:
履修上の注意:学年の課程修了のために,本科目履修(欠課時間数が所定授業時間数の3分の1以下)が必須である。

履修のアドバイス:事前に行う準備学習は,特になし。演習では間違えながら学ぶ姿勢がよい。最初は間違えてもよいのでまず手を動かして計算してみること。専用のノートを用意して自分の間違いや理解の進展を記録することを薦める。

基礎科目:基礎数学(1年),基礎数学演習(1),微分積分Ⅰ(2),基礎線形代数(2),総合理工演習(2)

関連科目:微分積分Ⅱ(3年),基礎微分方程式(3),一般物理学(3),力学Ⅰ(3),応用数学Ⅰ(4),応用数学Ⅱ(4),現代数学(5),複素解析(5),専門科目多数

受講上のアドバイス:授業開始時刻に遅れた場合,20分までは遅刻,それ以降は欠課として扱う。

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
必履修

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 ガイダンス,行列の応用 [線形変換] 線形変換について概観する。
2週 行列の応用 [線形変換1] 線形変換の基本を理解する。
3週 行列の応用 [線形変換2] 線形変換の応用を理解する。
4週 行列の応用 [固有値とその応用1] 固有値の基本的性質を理解する。
5週 行列の応用 [固有値とその応用2] 固有値の役割と応用を理解する。
6週 行列の応用 [固有値とその応用3] 行列の対角化を理解する。
7週 線形代数の基本確認 線形代数の有用性を理解する。
8週 前期中間試験
2ndQ
9週 答案の返却と解説,三角関数の総合確認 三角関数の性質を理解し問題が解ける。
10週 指数関数,対数関数の総合確認 指数関数,対数関数の性質を理解し問題が解ける。
11週 2次曲線の総合確認 2次曲線の性質を理解し問題が解ける。
12週 線形代数の総合確認1 平面ベクトル,空間ベクトルを理解し問題が解ける。
13週 線形代数の総合確認2 行列,行列式に関連した問題が解ける。
14週 線形代数の総合確認3 固有値と固有ベクトルに関連した問題が解ける。
15週 前期末試験
16週 答案の返却と解説,総合演習 基本事項確認
後期
3rdQ
1週 微分法の総合確認1 微分係数を理解し計算できる。
2週 微分法の総合確認2 積・商・合成関数を含む複雑な微分を計算できる。
3週 積分法の総合確認1 様々な不定積分を計算できる。
4週 積分法の総合確認2 様々な長さ・面積・体積を計算できる。
5週 微分の応用 微分の応用を理解しグラフの概形を描くことができる。
6週 微分・積分の応用 [媒介変数表示,極座標,広義積分など] 媒介変数表示,極座標,広義積分を理解し計算できる。
7週 後期中間試験
8週 答案の返却と解説,総合演習1 基本事項確認
4thQ
9週 総合演習2 微分方程式の演算子法と固有値問題を理解する。
10週 総合演習3 線形微分方程式の一般解を線形代数の枠組みで理解する。
11週 総合演習4 非同次微分方程式の特殊解を演算子法で計算できる。
12週 総合演習5 偏微分の計算に慣れて計算ができる。
13週 総合演習6 重積分の計算に慣れて計算ができる。
14週 総合演習7 ガウス積分を含む様々な重積分が計算できる。
15週 学年末試験
16週 答案の返却と解説,総合演習8 基本事項確認

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
放物線、楕円、双曲線の図形的な性質の違いを区別できる。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
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
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
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
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
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
簡単な場合について、関数の極限を求めることができる。3
微分係数の意味や、導関数の定義を理解し、導関数を求めることができる。3
積・商の導関数の公式を用いて、導関数を求めることがができる。3
合成関数の導関数を求めることができる。3
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。3
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。3
関数の増減表を書いて、極値を求め、グラフの概形をかくことができる。3
極値を利用して、関数の最大値・最小値を求めることができる。3
簡単な場合について、関数の接線の方程式を求めることができる。3
2次の導関数を利用して、グラフの凹凸を調べることができる。3
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。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
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。3
合成関数の偏微分法を利用して、偏導関数を求めることができる。3
簡単な関数について、2次までの偏導関数を求めることができる。3
偏導関数を用いて、基本的な2変数関数の極値を求めることができる。3
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。3
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。3
2重積分を用いて、簡単な立体の体積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課題合計
総合評価割合50000050100
基礎的能力0000000
専門的能力50000050100
分野横断的能力0000000