最適化論

科目基礎情報

学校 香川高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 最適化論
科目番号 7302 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 創造工学専攻(機械電子工学コース)(2024年度以降入学者) 対象学年 専1
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 坂和 正敏, 西崎 一郎, 数理計画法入門, 森北出版, ISBN 978-4627921818
担当教員 徳永 秀和

到達目標

(1)線形計画問題,シンプレックス法を説明でき,シンプレックス法で解ける。
(2)整数計画問題の解法を説明でき,分岐限定法で解ける。
(3)非線形計画法の最適性条件を説明でき,求められる。ニュートン法により点列を求められる。

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シンプレックス法を詳細に説明でき3種類のシンプレックス法が解ける。シンプレックス法を簡単に説明でき2種類のシンプレックス法が解ける。シンプレックス法を簡単に説明できず,2種類のシンプレックス法が解けない。
評価項目2整数計画法の解法を詳細に説明でき,分岐限定法をで解を求められる。整数計画法の解法を簡単に説明でき,分岐限定法を少し適用できる。整数計画法の解法を簡単に説明できず,分岐限定法を全く適用できる。
評価項目3最適性の条件を説明でき,ある点が条件を満たすことを完全に示せる。最適性の条件を説明でき,ある点が条件を満たすことをある程度まで示せる。最適性の条件を説明できず,ある点が条件を満たすことを全く示せない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
数理計画法の3大要素である線形計画法,整数計画法,非線形計画法の本質的な概念を理解する。
簡単な具体例を計算できる。Excel により数理計画問題を解く方法を習得する。

※実務経験との関連
この科目は企業で情報システム開発を担当していた教員が,その経験を活かし,線形計画法,整数計画法,非線形計画法について講義形式で授業を行うものである。
授業の進め方・方法:
教科書とスライドに従った講義を行い,演習問題を解く。コンピュータを用いた演習を行う。演習問題やコン
ピュータ演習のレポートを提出する。
注意点:
この科目は学修単位のため,授業外学習として授業内容についてのレポート課題を課す。このレポートを評価割合に示すように成績の評価に用いる。

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
後期
3rdQ
1週 ガイダンス,2変数の数理計画問題 2変数の数理計画問題にはどのような問題があり,どのような数式で表されるか説明できる。
2週 線形計画問題,基底解 標準形と基底,基底解を説明でき,計算できる。
3週 シンプレックス法 正準形最適性基準,非有界性をを説明でき,シンプレックス法で解ける。
4週 双対問題,双対シンプレックス法 双対問題を説明できる。双対シンプレックス法で解ける。
5週 整数計画法の基本的枠組み 緩和問題,緩和法の原則を説明できる。測深について説明できる。
6週 分岐限定法 0-1ナップサック問題を分岐限定法で解ける。
7週 線形計画法演習 線形計画法をpythonで計算ができる。
8週 偏微分の基礎 勾配ベクトル,ヘッセ行列,平均値の定理など基礎的な定理を説明できる。
ラグランジュの未定乗数法を解ける。
4thQ
9週 線形代数の基礎 固有値,固有ベクトル,直交行列などを説明できる。2次形式の標準形を説明できる。
正定値,半正定値を説明できる。
10週 凸集合凸関数 凸集合凸関数を説明でき,凸関数であることを示せる。
11週 制約なし最適性の条件 制約なし最適性の条件の定理を説明できる。制約なし最適性問題を解ける。
12週 不等式制約の最適性の条件 不等式制約の最適性の条件を説明でき,kuhn-Tucherの必要性定理を満たすことを確認できる。
13週 2次の不等式制約の最適性の条件 2次の不等式制約の最適性の条件を説明でき,満たすことを確認することができる。
14週 降下法と最急降下法 降下法の基本的な解法を説明できる。最急降下法で次の点を求められる。
15週 ニュートン法,準ニュートン法
ニュートン法を説明でき,次の点を求められる。準ニュートン法を説明できる。
16週 期末テスト

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70000300100
基礎的能力0000000
専門的能力5000020070
分野横断的能力2000010030