数値計算法

科目基礎情報

学校	有明工業高等専門学校	開講年度	令和06年度 (2024年度)
授業科目	数値計算法
科目番号	5M010	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: 1
開設学科	創造工学科(メカニクスコース)	対象学年	5
開設期	前期	週時間数	前期:1
教科書/教材	問題解決のためのCプログラミング　佐藤次男、中村理一郎共著　コロナ社
担当教員	伊野 拓一郎

到達目標

１．最小二乗法を使った回帰分析を行い結果を考察することができる。
２．大規模な連立方程式を数値計算により解き物理問題に応用する事ができる。
３．非線形方程式を数値計算により解き物理問題に応用する事ができる。
４．常微分方程式を数値計算により解き物理問題に応用する事ができる。
５．物理問題を差分法により計算する事ができる。

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	最小二乗法を使った回帰分析を行い結果を考察することができる。	最小二乗法を使って近似関数を作ることができる。	最小二乗法を使って近似関数を作ることができない。
評価項目2	大規模な連立方程式を数値計算により解き物理問題に応用する事ができる。	連立方程式を数値計算で解くことができる。	連立方程式を数値計算で解くことができない。
評価項目3	非線形方程式を数値計算により解き物理問題に応用する事ができる。	非線形方程式を数値計算で解くことができる。	非線形方程式を数値計算で解くことができない。
評価項目4	常微分方程式を数値計算により解き物理問題に応用する事ができる。	常微分方程式を数値計算で解くことができる。	常微分方程式を数値計算で解くことができない。
評価項目5	物理問題を差分法により数値計算することができる。	物理問題の差分方程式をつくり、差分法の計算方法について説明することができる。	差分方程式をつくることができない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 B-1 （基礎知識：専門分野の基礎となる内容を理解していること）

学習・教育到達度目標 B-4 （学際的知識 ：様々な分野の知識と技術を理解し、複合的に活用するための視野を持っていること）

教育方法等

概要:

センサーやロボットの普及により膨大なデータを自動的に収集する事が可能になった。これらのデータを活用し工学に役立てていくためには、コンピュータを活用する事が必要不可欠である。企業では多くの場合、ソフトウェアを活用する事がほとんどであるが、バックグラウンドでどのような処理が行われているかを知る事はエンジニアとして重要な事である。

授業の進め方・方法:

授業はCAD室にて行い、開発環境として、ブラウザベースでC言語のプログラミングが実行出来る環境を用いる。
計5回の演習問題を課し、ポートフォリオをGoogleClassroomに提出する。

注意点:

「中間試験」を25％、「学年末試験」を25％、「演習問題」を50％の計100％で採点する。
60％以上で合格とする。
各回の演習問題は10点満点で採点する。採点は減点式で行う。
・プログラムがエラーで動かない：-10点
・指示された方法でプログラムが書かれていない：-1～-10点
・プログラムの拡張子が".c"ではない：-2点
・プログラムを説明するためのコメント文がない：-2点
・改行や字下げが無く判読しずらい：-1点
・期限内に提出されない：-1点×遅れた日数
期限内に提出された演習問題のうち、6点を下回っているものは返却後１週間を目途に再提出を認め最高6点で採点を行う。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	講義概要	①イントロダクション ②C言語を用いて数値計算プログラムを開発する環境を使う事ができる。
		2週	最小二乗法	①最小二乗法を用いて離散データの近似関数を作成することができる。
		3週	行列計算、連立方程式①	①行列の和、積を計算するプログラムを作成できる。 ②ガウスの消去法のアルゴリズムを説明する事ができる。
		4週	連立方程式②	①連立方程式を解くプログラムを作成する事ができる。
		5週	数値計算演習①	①最小二乗法を用いて回帰分析を行うことができる。 ②連立方程式を解いて物理問題を解く事ができる。
		6週	方程式の解	①反復計算により方程式の解を計算する事ができる。
		7週	数値計算演習②	①非線形関数の解を反復計算を解き物理問題を解く事ができる。
		8週	中間試験	第1週～第7週までの筆記試験
	2ndQ
		9週	数値積分	①二分法を用いて数値積分を行う事ができる。
		10週	数値計算演習③	①数値積分を解いて物理問題を解く事ができる。
		11週	常微分方程式	①オイラー法を用いて１階常微分方程式を解く事ができる。
		12週	数値計算演習④	①常微分方程式を解いて物理問題を解く事ができる。
		13週	差分法	①支配微分方程式の陽解法差分方程式を作成する事ができる。
		14週	数値計算演習⑤	①陽解法差分方程式をといて物理問題を解く事ができる。
		15週	前期末試験
		16週	テスト返却と解説，成績確認

評価割合

	試験	演習問題	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	50	50	0	0	0	0	100
基礎的能力	25	25	0	0	0	0	50
専門的能力	25	25	0	0	0	0	50
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0