授業科目

コンピュータ解析
Computer Analysis

担当者

准教授 高野 敦
後 月5
准教授 寺島 岳史
後 火5

単位

2

到達目標

本授業では、機械工学科のカリキュラムポリシーに従い、コンピューターを利用した数値計算法を学ぶ。本授業での到達目標は、受講生がコンピュータを使用して ①表の計算 ②関数を使用した計算 ③グラフの描画 ④方程式の解法 ⑤数値積分 ⑥微分方程式の解法等々を通じて、コンピュータを使用して問題を解く手法を身につけることである。

授業内容

機械の設計において遭遇する問題には、必ずしも高度なものばかりではなく、関数電卓で解決できる問題も数多くある。しかし、最近ではコンピュータ技術の発達により、より精度の高い設計を行うために、機械工学においてもコンピュータを使用することが必要となっている。本授業では、広く一般的に使用されている表計算ソフト(Excel)を使用し、まずその操作方法を学ぶ。次に、各種関数を使用し、表の作成、グラフの描画方法を学ぶ。機械工学の学習では、様々な科目において微分積分学、線形代数学等の数学的な解析手法を用いることが必要となるため、後半では各種数値解析手法を学ぶ。本授業を修得することにより、機械工学に関する諸問題をコンピュータを用いて解くことが可能となり、他の授業で課されるレポート課題等をコンピュータを使って速やかに作成することができる能力が身につく。

授業計画

各回の授業内容は、下記のように予定している。休講等があれば、若干前後する場合もある。予習として、予め次回の授業で行う内容を調べることが重要である。また復習としては、講義、演習で取り上げた内容を再確認してみること。なお予習・復習合わせて各回あたり約4時間の自己学習を想定している。講義中に課された課題で時間内に提出できなかった問題は、授業後に完成させて次週の授業前指定の時刻までに提出すること。
1. シラバスの記載事項について確認する。ガイダンス、パソコンの使用法、エクセルの使用法
2. 表の作成、絶対参照、相対参照、複合参照
3. グラフの描画、近似曲線の求め方、2進数、8進数、16進数
4. 関数の使用法、2変数関数のグラフ
5. 方程式の求根(二分法)
6. 方程式の求根(ニュートン・ラプソン法)
7. 数値積分(区分求積法、台形公式)
8. 数値積分(シンプソンの公式)
9. 行列の計算
10.連立方程式の解法
11.常微分方程式の解法(オイラー法)
12.常微分方程式の解法(ルンゲ・クッタ法)
13.まとめ、質疑応答
14.最終試験(60分)。終了後にテスト内容についての解説を行う。併せて、質問を受け付ける。

授業運営

授業のはじめに、取り扱う項目の内容及びコンピュータ操作に関する注意事項を説明する。その後、実際にパソコンで各自演習を行う。演習中は、随時質問を受け付ける。毎回、達成度の確認のため提出課題を課す。最終の授業において、試験を行う。

評価方法

提出物70%、最終テスト30%の割合で評価する。

オフィスアワー

高野:火曜4時限、6-107または6-402。e-mail:atakano@kanagawa-u.ac.jp
寺島:木曜4時限、6-403または5-132。e-mail:terajima@kanagawa-u.ac.jp

使用書

適宜プリント(PDF)をdotcampusにて配布する。

参考書

William H. Press『Numerical Recipes in C』初版[技術評論社]1993
伊津野和行・酒井久和『Excelではじめる数値解析』第1版[森北出版]2015

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