1. 数式をパソコンで計算できる。
2. 微分と積分を計算機で解くことができる。
3. 連立方程式を解くことができる。
4. フーリエ変換や関数近似など、実用的な計算ができる
概要:
本科目は、コンピュータを用いた計算手法のアルゴリズムやプログラミングを学ぶ科目である。土木・建築系技術者に必要となる数値計算の実例を取り上げ、その理論（アルゴリズム）の理解およびプログラミング能力の向上を目指す。
授業の進め方・方法:
本科目では、基礎的な数値計算手法の基礎およびアルゴリズム，数値計算上の注意点，プログラムへの実装方法を学習します。具体的には、数式のプログラミングでの表現，数値微分，数値積分，ベクトル，行列，最小２乗法，表形式の観測データの処理手法について学びます。一部の講義は動画として配信するので、事前に視聴し、授業時間中は演習に取り組んで下さい。なお、講義ではPythonというプログラミング言語を利用します。PythonはWindows，Mac，LinuxどのOSでも無料で使えますので、個人のパソコンにPythonのインタプリタをインストールして、さらにIDE（プログラムを記述・デバッグするためのツール）としてPyCharmをインストールすれば自学自習環境を作れます。是非やってみて下さい。
注意点:
＊この科目は、授業を聞いただけで理解できる人は存在しない科目分野です。
＊Pythonそのものや、アルゴリズムをプログラムで表現することに慣れることがまず大事です。
＊とにかく書いて実行してみてください。デバッグ（ミスの発見）方法の習得が上達への近道です。
＊どんどん遠慮せずに質問して欲しい。メールや来室などで質問に対応します。
＊授業では毎回初めに小テストを実施します。授業の前にはしっかりと前回の復習をしましょう。
＊試験の実施直後にノートを確認しますので、ノートを持参して提出してください。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ガイダンス，Pythonの変数型と基本構文と開発方法 |
講義の進め方を把握し、Pythonの概要と学び方について理解する
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| 2週 |
Pythonのオブジェクト指向とライブラリの使い方 |
Pythonのオブジェクトの扱い方とライブラリの使い方を理解する
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| 3週 |
数式の表現，グラフの描画 |
数式を関数で表現でき、数式をグラフに表すことができる
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| 4週 |
数値微分，数値計算上の注意 |
理論値と計算機による計算値の違いについて理解し、プログラムを用いて数値微分ができる。
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| 5週 |
ニュートン法 |
ニュートン法を用いてf(x)=0という方程式の解を求めることができる
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| 6週 |
数値積分 |
数値積分のアルゴリズムについて理解する
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| 7週 |
掃き出し法 |
掃き出し法を用いて連立方程式を解くことができる
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| 8週 |
ベクトルと行列 |
プログラムを用いてベクトルと行列の計算ができる
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| 4thQ |
| 9週 |
中間試験 |
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| 10週 |
中間試験の返却と解説 |
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| 11週 |
pandasを用いた表データの処理 |
表形式のデータの読み込みと加工と保存を行うことができる
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| 12週 |
最小二乗法 |
未知数以上の連立方程式を解く方法を理解する
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| 13週 |
データの関数近似 |
2変数のデータの関係を任意の関数で近似する事ができる
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| 14週 |
フーリエ変換 |
例えば温度の変化などのグラフが実は三角関数の合成で表現できる事を理解する
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
学年末試験の返却と解説 |
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| 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 | 簡単な連立方程式を解くことができる。 | 3 | 後11,後12 |
| 通る点や傾きから直線の方程式を求めることができる。 | 2 | 後7,後8 |
| 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 | 後11,後12 |
| 行列の和・差・数との積の計算ができる。 | 3 | 後11,後12 |
| 行列の積の計算ができる。 | 3 | 後11,後12 |
| 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 | 後11,後12 |
| 工学基礎 | 情報リテラシー | 情報リテラシー | 数値計算の基礎が理解できる | 5 | 後1,後2,後4,後5,後6,後7,後8,後12,後13,後14 |
| コンピュータにおける初歩的な演算の仕組みを理解できる。 | 4 | 後3 |
| データの型とデータ構造が理解できる | 4 | 後11 |
| 分野横断的能力 | 汎用的技能 | 汎用的技能 | 汎用的技能 | ICTやICTツール、文書等を基礎的な情報収集や情報発信に活用できる。 | 3 | 後1,後2,後3,後5,後6,後8,後12,後14 |
| ICTやICTツール、文書等を自らの専門分野において情報収集や情報発信に活用できる。 | 3 | 後1,後2,後3,後5,後6,後8,後12,後14 |