数値計算

科目基礎情報

学校 阿南工業高等専門学校 開講年度 2017
授業科目 数値計算
科目番号 3410 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 情報コース 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 CとJavaで学ぶ数値シミュレーション 森北出版
担当教員 杉野 隆三郎

到達目標

1.数値誤差の性質を理解し、誤差に関する基礎的な計算ができる。
2.非線形方程式の数値解法を理解し、基礎的なアルゴリズムが構築できる。
3.線形システムの数値解法を理解し、基礎的なアルゴリズムが構築できる。

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
評価項目1数値誤差の性質を理解し、誤差に関する基礎的な計算ができ、応用できる。数値誤差の性質を理解し、誤差に関する基礎的な計算ができる。数値誤差の性質を理解し、誤差に関する基礎的な計算ができない。
評価項目2非線形方程式の数値解法を理解し、基礎的なアルゴリズムが構築でき、応用できる。非線形方程式の数値解法を理解し、基礎的なアルゴリズムが構築できる。非線形方程式の数値解法を理解し、基礎的なアルゴリズムが構築できない。
評価項目3線形システムの数値解法を理解し、基礎的なアルゴリズムが構築でき、応用ができる。線形システムの数値解法を理解し、基礎的なアルゴリズムが構築できる。線形システムの数値解法を理解し、基礎的なアルゴリズムが構築できない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
現代の科学技術で幅広く用いられている数値計算の考え方とコンピュータの基本的処理系である浮動小数点演算を紹介し、非線形方程式や線形システムに関する基礎的な数値計算手法、アルゴリズム、数値誤差や計算安定性について習得する。
授業の進め方・方法:
本授業は以下の流れで講義するので、集中して臨んでください。
1.前回で学習した重要ポイントの復習
2.新しい単元の講義
3.演習時間
特に、講義中に皆さんに質問をするので積極的に発言してください。
また授業後半のミニ演習時間に取りますが、わからない点はここで質問してください。
注意点:
毎回、予習と復習をして授業に臨むこと。
3年生で学習した線形代数と微分積分の関連部分を必ず復習すること。
特に、アルゴリズムを実際にコーディングしてコンピュータで数値実験すると授業の理解が進みます。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 数値計算の考え方 近似値と誤差を理解し、説明できる。
2週 数値誤差と数の表現 浮動小数点演算と誤差評価を理解し、説明できる。
3週 非線形方程式の解法 反復法を理解し、説明できる。
4週 非線形方程式の解法 勾配法を理解し、説明できる。
5週 連立1次方程式の解法 直接法を理解し、説明できる。
6週 連立1次方程式の解法 反復法を理解し、説明できる。
7週 連立1次方程式の解法 勾配法を理解し、説明できる。
8週 固有値問題の解法 ベキ乗法を理解し、説明できる。
4thQ
9週 関数の近似 多項式近似を理解し、説明できる。
10週 中間試験
11週 関数の近似 補間法を理解し、説明できる。
12週 数値微分 3点公式を理解し、説明できる。
13週 数値積分 ニュートン・コーツ法を理解し、説明できる。
14週 常微分方程式の解法 陽的解法と陰的解法を理解し、説明できる。
15週 期末試験
答案返却
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

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合60000400100
基礎的能力3000020050
専門的能力2000015035
分野横断的能力100005015