理工学部Faculty of Science and Engineering
MAT200XD（数学 / Mathematics 200）基礎数値解析Fundamentals of numerical analysis
和木 浩Hiroshi WAKI
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 | 2024 |
| 授業コードClass code | H5662 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 木曜4時限木4/Thu.4 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 小東館-E102 |
| 配当年次Grade | 2年 |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | 【成績優秀者の他学部科目履修制度注意事項】履修にあたっては、授業担当教員の許可が必要です。受講許可の方法については、学習支援システムをご確認ください。 |
| 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 |
電気電子工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
<Course outline>
This course deals with the numerical analysis theory and algorithm. It also enhances the development of students’ basic skill in the numerical analysis by actual programming.
<Learning objective>
By the end of the course, students should be able to do the followings:
- To understand the basic of numerical analysis method.
- To make a computer program to numerically solve a basic ordinary differential equation.
<Learning activities outside of classroom>
Before/after each class meeting, students will be expected to spend four hours to understand the course content.
<Grading Criteria/Policies>
Final grade will be calculated according to the following process Mid-term report (30%) and term-end report (70%).
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
コンピュータシミュレーションの基礎となる数値計算に必要な数学の理論とアルゴリズムについて学ぶ。
到達目標Goal
数値計算に必要な数学の理論とアルゴリズムを理解し、演習を通じて基礎的な問題のプログラミングができるようになることを目指す。なお、範囲としては、常微分方程式の数値解法までとする。
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. ）
数値解析について理論と手法について講義を行う。より理解を深め、自身で数値解析を行うことができるようになるために、プログラミングを含む演習及びレポート課題を行う。なお、プログラミング言語はCを使用する。
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。
第1回[対面/face to face]：講義概要、数値計算と数値
何を学ぶか、社会で活用されているシミュレーション、計算機と数値、絶対誤差と相対誤差、丸め誤差と打切り誤差
第2回[対面/face to face]：数値計算の手順
数値計算の手順、構造化プログラミング
第3回[対面/face to face]：非線形方程式1
2分法、ニュートン法
第4回[対面/face to face]：非線形方程式2
プログラミング演習（ニュートン法により数値解を求める問題）
第5回[対面/face to face]：連立1次方程式1
ガウス消去法
第6回[対面/face to face]：連立1次方程式2
LU分解
第7回[対面/face to face]：連立1次方程式3
ガウスザイデル法
第8回[対面/face to face]：連立1次方程式4
プログラミング演習（連立1次方程式）
第9回[対面/face to face]：数値積分1
シンプソンの式、ニュートン・コーツの式、ガウス積分
第10回[対面/face to face]：数値積分2
プログラミング演習（ガウス積分）
第11回[対面/face to face]：常微分方程式1
オイラー法、ルンゲクッタ法
第12回[対面/face to face]：常微分方程式2
境界値問題
第13回[対面/face to face]：常微分方程式3
プログラミング演習（1階微分方程式を使う具体的な問題）
第14回[対面/face to face]：常微分方程式4
プログラミング演習（2階微分方程式を使う具体的な問題）
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・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする。各自で予習、復習を十分に行った上で、レポート課題は必ず提出すること。
テキスト（教科書）Textbooks
使用しない。
参考書References
(1)川上一郎著、“数値計算（理工系の数学入門コース新装版）”、岩波書店
(2)河村哲也、桑名杏奈著、“数値計算入門[C言語版]（Computer Science Library 別巻1）”、サイエンス社
(3)E.クライツィグ著、“数値解析（技術者のための高等数学5）”、培風館
成績評価の方法と基準Grading criteria
講義中のレポート課題（30%）、期末のレポート課題（70%）により評価する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
本年度授業再開により、アンケートを実施していない。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
貸与パソコンと関数電卓を持参すること。C言語の開発環境としてはVisual Studioを使用する。課題等の提出、フィードバックは学習支援システムを通じて行う。
その他の重要事項Others
民間企業において電気鉄道の電磁界シミュレーションに関する研究開発経験のある教員が授業を行う。授業では、数学の理論だけでなく、具体的、基礎的な問題のプログラミングを行い、自身で数値解析ができるようなるように導く。また、社会でコンピュータシミュレーションがどのように活用されているかも伝えながら授業を行う。