線形代数Ⅱ

科目基礎情報

学校 北九州工業高等専門学校 開講年度 令和04年度 (2022年度)
授業科目 線形代数Ⅱ
科目番号 0065 科目区分 一般 / 必修
授業形態 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 生産デザイン工学科(知能ロボットシステムコース) 対象学年 3
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 「新線形代数」大日本図書、「新線形代数問題集」大日本図書
担当教員 藪奥 哲史,石井 伸一郎

到達目標

1.余因子行列によって逆行列を求めることができる。
2.クラメルの公式を用いて連立一次方程式を解くことができる。ベクトルの線形独立・線形従属を調べることができる。
3.線形変換と表現行列を理解し、行列の固有値・固有ベクトルを求め、行列を対角化できる。2次形式を求めることができる。

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余因子行列によって標準的な行列の逆行列を求めることができる余因子行列によって基本的な行列の逆行列を求めることができる余因子行列によって逆行列を求めることができない
評価項目2クラメルの公式を用いて標準的な連立一次方程式を解くことができるクラメルの公式を用いて基本的な連立一次方程式を解くことができるクラメルの公式を用いて連立一次方程式を解くことができる
評価項目3線形変換と表現行列を理解し、行列の固有値・固有ベクトルを求め、行列を対角化できる行列の固有値・固有ベクトルを求め、行列を正則行列によって対角化できる行列の固有値・固有ベクトルを求めることができない

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
「線形代数Ⅰ」で学んだ行列、行列式の基本演算および性質をもとに、以下の応用を習得する。
①余因子行列によって逆行列を求める。
②クラメルの公式によって、連立一次方程式を解く。
③行列式によってベクトルの線形独立・線形従属を調べる。また、行列式の幾何学的意味を理解する。
④線形変換を理解する。正則および直交行列によって行列を対角化し、2次形式の標準形を求める。また、それらの幾何学的意味を理解する。
授業の進め方・方法:
講義と演習を1セットとして進める。授業の進度に合わせてレポート課題を与える。
注意点:
1.「代数幾何Ⅰ」および「線形代数Ⅰ」で学習した空間ベクトル・行列・行列式の諸性質と計算方法を事前に復習しておくこと。
2.予習・復習・課題にしっかり取り組み、できるだけ多くの問題を解くこと。

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 逆行列 逆行列の計算ができる
2週 逆行列と連立一次方程式 逆行列を用いた連立一次方程式の解法を理解しクラメルの公式を導く
3週 行列式の図形的意味 行列式を用いて面積や体積を求める
4週 線形変換(1) 線形変換の定義を理解し、表現行列を求めることができる
5週 線形変換(2) 線形変換の性質を理解し、種々の計算に利用できる
6週 いろいろな線形変換(1) 合成変換と逆変換を求めることができる
7週 いろいろな線形変換(2) 対称変換と回転変換を求めることができる
8週 中間試験
4thQ
9週 直交変換 直交変換の性質を理解する
10週 固有値と固有ベクトル(1) 固有値と固有ベクトルの定義を理解する
11週 固有値と固有ベクトル(2) 2次正方行列の固有値と固有ベクトルを求めることができる
12週 固有値と固有ベクトル(3) 3次正方行列の固有値と固有ベクトルを求めることができる
13週 行列の対角化(1) 対角化可能な条件を理解しする
14週 行列の対角化(2) 直交行列で対称行列を対角化する
15週 2次形式 2次形式の標準形を求める
16週 学年末試験

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整式の加減乗除の計算や、式の展開ができる。3
因数定理等を利用して、4次までの簡単な整式の因数分解ができる。3
分数式の加減乗除の計算ができる。3
実数・絶対値の意味を理解し、絶対値の簡単な計算ができる。3
平方根の基本的な計算ができる(分母の有理化も含む)。3
複素数の相等を理解し、その加減乗除の計算ができる。3
解の公式等を利用して、2次方程式を解くことができる。3
因数定理等を利用して、基本的な高次方程式を解くことができる。3
簡単な連立方程式を解くことができる。3
無理方程式・分数方程式を解くことができる。3
1次不等式や2次不等式を解くことができる。3
恒等式と方程式の違いを区別できる。3
2次関数の性質を理解し、グラフをかくことができ、最大値・最小値を求めることができる。3
分数関数や無理関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
簡単な場合について、関数の逆関数を求め、そのグラフをかくことができる。3
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
角を弧度法で表現することができる。3
三角関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
加法定理および加法定理から導出される公式等を使うことができる。3
三角関数を含む簡単な方程式を解くことができる。3
三角比を理解し、簡単な場合について、三角比を求めることができる。3
一般角の三角関数の値を求めることができる。3
2点間の距離を求めることができる。3
内分点の座標を求めることができる。3
2つの直線の平行・垂直条件を利用して、直線の方程式を求めることができる。3
簡単な場合について、円の方程式を求めることができる。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
簡単な場合について、不等式の表す領域を求めたり領域を不等式で表すことができる。3
積の法則と和の法則を利用して、簡単な事象の場合の数を数えることができる。3
簡単な場合について、順列と組合せの計算ができる。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
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後4,後5
合成変換や逆変換を表す行列を求めることができる。3後6
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後7

評価割合

試験課題・演習相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合70300000100
基礎的能力70300000100
専門的能力0000000
分野横断的能力0000000