数学特論Ⅱ

科目基礎情報

学校 大分工業高等専門学校 開講年度 令和07年度 (2025年度)
授業科目 数学特論Ⅱ
科目番号 R07M514 科目区分 一般 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 機械工学科 対象学年 5
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 (教科書)「ベクトル解析入門」國分雅敏 著,東京電機大学出版局
担当教員 北川 友美子

到達目標

(1)線型代数で学んだベクトルの一般化し,ベクトル場の概念を理解できる.(定期試験・課題)
(2)直線と平面,円,球面などの基本的なものの定義式が理解でき,複雑な図が描ける.(定期試験・課題)
(3)平面曲線と空間曲線について理解し,曲率や捩率等が計算できる.(定期試験・課題)
(4)ベクトル場,線積分,面積分について理解し複雑な計算ができる.(定期試験・課題)

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
到達目標(1)の評価指標ベクトルの定義を理解し,使いこなせる.ベクトルの定義を理解し,内積,外積,一次独立性が理解できる.ベクトルの定義が理解できず,内積,外積,一次独立性が理解できない.
到達目標(2)の評価指標直線と平面,円,球面などの基本的なものの定義式が理解でき,複雑な図が描ける.直線と平面,円,球面などの基本的なものの定義式が理解でき,図が描ける.直線と平面,円,球面などの基本的なものの定義式が理解できず,簡単な図が描けない.
到達目標(3)の評価指標平面曲線と空間曲線について理解し,曲率や捩率等が計算できる.平面曲線と空間曲線について理解し,曲率等が計算できる.平面曲線と空間曲線について理解できず,曲率等が計算できない.
到達目標(4)の評価指標ベクトル場,線積分,面積分について理解し複雑な計算ができる.ベクトル場,線積分,面積分について理解し標準的な計算ができる.ベクトル場,線積分,面積分について理解し簡単な計算ができない.

学科の到達目標項目との関係

学習・教育目標 (B1) 説明 閉じる
JABEE 1.2(c) 説明 閉じる
JABEE 1.2(g) 説明 閉じる

教育方法等

概要:
力,速度等その他多くの物理量は一般にベクトルで取り扱われる.工学のあらゆる分野,自然科学において,ベクトルや線形代数に登場する曲率(曲がり方)一定の曲面は複雑な空間等,直接アプローチしにくい対象の一次近似として重要な役割を演じている.ここでは特に3次元空間におけるベクトル値関数を導入し,その微分法や,線積分,面積分等を展開する.主に専攻科や大学に進学する学生を対象とした内容であるが,それ以外でも,もっと数学を学びたいという学生も歓迎する.
(科目情報)
教育プログラム第2学年 ◯科目
授業の進め方・方法:
黒板を用いた対面授業の手法をとる.空間曲線,平面曲線,ベクトル値関数の積分を学ぶことで,力学や物理への応用例も身につける.
(事前学習)
シラバスを参照し,教科書の該当ページを熟読して予習を行うこと.
注意点:
(履修上の注意)
予習・復習の習慣をつけること.特に復習に力を入れること.指名された問題は,次回の授業の前に解答を板書しておくこと.指名された問題は,次回の授業の前に解答を板書しておくこと.
(自学上の注意)
予習・復習をしておくこと. 特に復習に時間を十分かけること.

評価

(総合評価)
総合評価=(定期試験)×0.8+(課題点)×0.2
総合評価は定期試験80%+課題20%で行う.
(単位修得の条件について)
総合評価が60点以上を,合格の条件とする.
(再試験について)
総合成績が60点未満の学生に対しては再試験を行う.

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

週 授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 ベクトルの基本事項

ベクトルの定義,一次独立性,右手系,基本ベクトルが理解できる.
2週 内積,外積 ベクトルの内積と外積が理解でき,計算できる.
3週 基本ベクトルと直交座標系
基本ベクトルと直交座標系について理解できる.
4週 直線と平面 直線と平面の定義式が理解できる.
5週 円,球面
円と球面の定義式が理解でき,図が描ける.
6週 ベクトル値関数 ベクトル値関数の極限値や,偏微分ができる.
7週 曲線 平面曲線,空間曲線の例について理解でき,グラフが描ける.
8週 練習問題 上記の内容を解くことができる.
4thQ
9週 後期中間試験 学習内容を試験で確認する.
到達目標(1)(2)の評価指標.
10週 平面曲線の曲率 平面曲線の曲率が計算できる.
11週 ベクトル場Ⅰ スカラー場,ベクトル場,勾配ベクトル場の定義が理解でき,計算できる.
12週 ベクトル場Ⅱ
発散・回転の定義が理解でき,計算できる.
13週 線積分,面積分 線積分,面積分が理解でき,計算できる.
14週 練習問題 上記の内容の問題を解くことができる.
15週 後期期末試験 学習内容を試験で理解の確認をする.
到達目標(3)(4)の評価指標.
16週 後期期末試験の解答と解説 解答・解説で理解を深める.

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
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
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
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
ベクトルの定義を理解し、ベクトルの基本的な計算(和・差・定数倍)ができ、大きさを求めることができる。3
平面および空間ベクトルの成分表示ができ、成分表示を利用して簡単な計算ができる。3
平面および空間ベクトルの内積を求めることができる。3
問題を解くために、ベクトルの平行・垂直条件を利用することができる。3
空間内の直線・平面・球の方程式を求めることができる(必要に応じてベクトル方程式も扱う)。3
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
逆行列の定義を理解し、2次の正方行列の逆行列を求めることができる。3
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
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
合成変換や逆変換を表す行列を求めることができる。3
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
簡単な場合について、関数の極限を求めることができる。3
微分係数の意味や、導関数の定義を理解し、導関数を求めることができる。3
積・商の導関数の公式を用いて、導関数を求めることがができる。3
合成関数の導関数を求めることができる。3
三角関数・指数関数・対数関数の導関数を求めることができる。3
逆三角関数を理解し、逆三角関数の導関数を求めることができる。3
関数の増減表を書いて、極値を求め、グラフの概形をかくことができる。3
極値を利用して、関数の最大値・最小値を求めることができる。3
簡単な場合について、関数の接線の方程式を求めることができる。3
2次の導関数を利用して、グラフの凹凸を調べることができる。3
関数の媒介変数表示を理解し、媒介変数を利用して、その導関数を求めることができる。3
不定積分の定義を理解し、簡単な不定積分を求めることができる。3
置換積分および部分積分を用いて、不定積分や定積分を求めることができる。3
定積分の定義と微積分の基本定理を理解し、簡単な定積分を求めることができる。3
分数関数・無理関数・三角関数・指数関数・対数関数の不定積分・定積分を求めることができる。3
簡単な場合について、曲線で囲まれた図形の面積を定積分で求めることができる。3
簡単な場合について、曲線の長さを定積分で求めることができる。3
簡単な場合について、立体の体積を定積分で求めることができる。3
簡単な1変数関数の局所的な1次近似式を求めることができる。3
1変数関数のテイラー展開を理解し、基本的な関数のマクローリン展開を求めることができる。3
オイラーの公式を用いて、複素数変数の指数関数の簡単な計算ができる。3
2変数関数の定義域を理解し、不等式やグラフで表すことができる。3
合成関数の偏微分法を利用して、偏導関数を求めることができる。3
簡単な関数について、2次までの偏導関数を求めることができる。3
偏導関数を用いて、基本的な2変数関数の極値を求めることができる。3
2重積分の定義を理解し、簡単な2重積分を累次積分に直して求めることができる。3
極座標に変換することによって2重積分を求めることができる。3
2重積分を用いて、簡単な立体の体積を求めることができる。3
微分方程式の意味を理解し、簡単な変数分離形の微分方程式を解くことができる。3
簡単な1階線形微分方程式を解くことができる。3
定数係数2階斉次線形微分方程式を解くことができる。3
独立試行の確率、余事象の確率、確率の加法定理、排反事象の確率を理解し、簡単な場合について、確率を求めることができる。3
条件付き確率、確率の乗法定理、独立事象の確率を理解し、簡単な場合について確率を求めることができる。3
1次元のデータを整理して、平均・分散・標準偏差を求めることができる。3
2次元のデータを整理して散布図を作成し、相関係数・回帰直線を求めることができる。3

評価割合

定期試験課題合計
総合評価割合8020100
基礎的能力8020100
専門的能力000
分野横断的能力000