理工学部Faculty of Science and Engineering
MAT300XF（数学 / Mathematics 300）数理解析Mathematical Analysis
五島 洋行Hiroyuki GOTO
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H6565 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 金3/Fri.3 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | ○ |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
経営システム工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
This class addresses mathematical theories and techniques associated with industrial and systems engineering. Among others, optimization problems relevant to maximization, minimization, and extreme problems are particularly central. While the associated techniques would be classified as applied mathematics, we will rather focus on applications to engineering than mathematical rigorousness.
[Learning objectives]
Upon completion, students should be able to
1. understand the underlying concepts and meanings associated with vectors and matrices
2. utilize various approaches to solve various optimization problems
3. apply the acquired skills to information engineering and mathematical engineering
[Learning activities outside of classroom]
1. Students should spend four hours for preparation and review.
2. Prerequisites:
(1) Calculus (differentiation of a multivariate function)
(2) Linear algebra (elementary transformation, eigenvalue problem)
[Grading criteria]
The final evaluation will be conducted according to:
mid-term exam (45%), Final exam (45%), and two quizzes (10%)
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
経営システム工学で用いられる様々な数理的な手法のうち，特に極値問題や最大化・最小化問題に関連する理論や技法を中心に取り扱う．技法自体は応用数学の一部に位置づけられるが，数学的な厳密性よりも，工学分野への応用をより意識する．
到達目標Goal
１．ベクトルや行列を，単なる数値の塊としてでなく，その中に含まれる概念や意味が理解できる
２．各種の最適化問題を解く道具の引き出しが増えている
３．情報工学，数理工学分野への応用が行える
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
講義形式を主とし，理論や手法の説明と，演習問題を解くことの繰り返しで進める．
For each topic, lectures on basic theories and methodologies will be given. Some exercises may also be given to facilitate understanding.
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1[対面/face to face]：ガイダンス，数学的準備
Orientation, mathematical preliminaries
授業の進め方，線形代数学・微分積分学での学習内容のうち，本講義に関連する事項の復習
2[オンライン/online]：行列の固有値と固有ベクトル
Eigenvalue and eigenvectors of a matrix
行列の固有値と固有ベクトルの求め方，およびその性質について学ぶ
3[対面/face to face]：行列の対角化，対称行列
Diagonalization of a matrix, symmetric matrix
行列の対角化，直交性などについて述べ，対称行列の性質を検討する
4[オンライン/online]：二次形式
Quadratic form
二次形式を導入し，正定・負定の判定，射影行列の性質について学ぶ
5[対面/face to face]：スペクトル分解
Spectral decomposition
行列の平方根とスペクトル分解について学ぶ
6[オンライン/online]：特異値分解
SVD (Singular Value Decomposition)
行列の特異値分解(SVD)について学ぶ
7[対面/face to face]：一般化逆行列
Generalized inverse matrix
一般化逆行列を導入し，回帰分析への応用などについて述べる
8[対面/face to face]：中間試験
Mid-term examination
学期前半の項目の理解度をみる
9[オンライン/online]：等式制約付き最適化１
Optimization with an equality constraint (1)
微分演算子とラグランジュの未定乗数法について復習する
10[対面/face to face]：等式制約付き最適化２
Optimization with an equality constraint (2)
単一等式制約，複数不等式制約を持つ最適化問題を検討する
11[オンライン/online]：等式制約付き最適化３
Optimization with an equality constraint (3)
回帰分析，主成分分析などの統計解析，金融工学への応用などについて述べる
12[対面/face to face]：不等式制約付き最適化１
Optimization with an inequality constraint (1)
１本の不等式制約を持つ最適化問題を検討する
13[オンライン/online]：複数不等式制約付き最適化１
Optimization with inequality constraints (1)
複数の不等式制約を持つ最適化問題を検討する
14[対面/face to face]：複数不等式制約付き最適化２
Optimization with inequality constraints (2)
Karush-Kuhn-Tucker条件について述べ，最適化問題を解く
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
・本授業の準備・学習時間は，各4時間を標準とする．
・１年次の微分積分学と線形代数学，および２年次のオペレーションズリサーチIの素養が必須である．例えば微分積分では多変数の偏微分，線形代数では行列の基本変形や固有値問題などがある．これらが分かっていないと講義内容の理解が難しいため，自信がない人は事前に復習しておいた方がよい．
テキスト（教科書）Textbooks
授業支援システムを通して教材を配布する．
Study materials will be distributed via Hoppii (learning support system).
参考書References
具体的には提示しないが，線形代数学および最適化に関する解説書が豊富に発刊されているため，素養不足を感じた場合は，適宜それらを参照または購入して欲しい．
Specific references shall not be designated. However, if you feel a lack of knowledge on linear algebra and/or optimization, refer to associated textbooks.
成績評価の方法と基準Grading criteria
中間試験45%，期末試験45%，小レポート10%の三つで評価する．
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
過年度分は特になし．
N/A
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
内容の一部をMATLABを用いて説明することがあるので，貸与ノートPCを持参して使用すれば，理解の助けになる．
Bring a laptop if possible. Some topics might be explained with MATLAB.
その他の重要事項Others
対面／オンラインの実施形態は暫定的な計画であり，変更の可能性がある．
経営コンサルティング・情報システムの開発経験から，実システムの実装に向けての工夫にも言及する．
The class style (in person / online) are tentative at this time, and might be changed when needed.
The work experience of the lecturer might be mentioned to facilitate the study motivation of the students.