検索したい科目／教員名／キーワードを入力し「検索開始｣ボタンをクリックしてください。
※教員名では姓と名の間に１文字スペースを入れずに、検索してください。
数値計算入門１
| 令和２年度以降入学者 | 数値計算入門１ | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 令和元年度以前入学者 | 数値計算入門１ | ||||
| 教員名 | 中島基樹 | ||||
| 単位数 | 2 | 学年 | 2 | 開講区分 | 文理学部 |
| 科目群 | 物理学科 | ||||
| 学期 | 前期 | 履修区分 | 選択必修 | ||
| 授業の形態 | 対面授業（11回）と課題研究（4回）を組み合わせる予定である。 感染状況によっては、対面授業の5回分をzoomを用いた同時双方向講義に切り替えて実施する可能性もある。 Blackboard ID: 20221479 |
|---|---|
| 授業概要 | コンピュータを用いて科学技術計算を行うための数値計算の方法を教え、Ｃ言語によるプログラムの書き方を指導する。 |
| 授業のねらい・到達目標 | 物理法則を具体的に理解するための数値計算の手法とそれをコンピュータで行うためのＣ言語のプログラムを理解し、基本的な数値計算のプログラムの作成が出来ることを目標とする。 新しい問題に取り組む意識を持ち、そのために必要な情報を収集することができる。(A-5-2) この科目は文理学部(学士(理学))のDP5及びCP5に対応しています。 |
| 授業の方法 | 授業の形式：【講義】と【演習】 講義資料のプログラム例を参考に、WindowsのVisual Studioを用いてC言語でプログラムを作成し実行する。 演習問題プログラムを毎回の講義資料で出題します。提出方法と提出期日は各講義回ごとに指定します。 提出された演習問題プログラムには適宜フィードバックを行う予定です。 遠隔講義実施となった場合も、zoomを用いて対面授業と同様に講義を実施します。 対面授業に体調面などの理由から参加できない場合は、blackboardやzoomなどのオンラインツールを用いて課題の提出と質問対応を行います。 本授業の事前・事後学習は、各２時間の学習を目安とします。 |
| 履修条件 | 対面授業が基本となりますが、場合によっては遠隔授業となる可能性もあります。 そのため、この講義の履修条件として、自宅にPCがあり、講義でプログラム作成に使用する Visual Studio 2017、または 2019 をインストールできることが望ましいです。インストールなど初期の準備については、適宜対応します。 |
| 授業計画 | |
|---|---|
| 1 |
【対面授業】ＰＣの操作法、Visual studioのインストール方法、及びＣ言語の基本。
【事前学習】シラバスを確認し、全体の講義内容の流れを確認する。自宅のPCにVisual Studio 2017 または 2019 をインストールする。 （2時間） 【事後学習】第１回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 2 |
【対面授業/(感染状況によりzoom)】Ｃ言語のプログラムの入力と実行。
【事前学習】教科書のp.3～p.5を読み、プログラム作成の基本事項を確認する。 （2時間） 【事後学習】講義で扱った数学関数を用いた入力値を計算して出力させる方法を振り返り、第２回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 3 |
【対面授業】Ｃ言語のデータ型、関数を定義する方法。
【事前学習】教科書のp.6～p.17を読み、Ｃ言語のデータ型の扱い、関数の取扱い方を理解する。 （2時間） 【事後学習】講義で扱ったＣ言語の関数の取扱い方について振り返り、第３回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 4 |
【対面授業/(感染状況によりzoom)】条件文を用いたプログラムの書き方。
【事前学習】教科書のp.32～p.36を読み、Ｃ言語で多用する分岐処理を理解する。 （2時間） 【事後学習】講義で扱った分岐処理if文の扱い方について振り返り、第４回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 5 |
【対面授業】繰り返し文を用いたプログラムの書き方。
【事前学習】教科書のp.36～p.41を読み、Ｃ言語で多用する繰り返し処理を理解する。 （2時間） 【事後学習】講義で扱ったＣ言語for文のプログラムの書き方を振り返り、第５回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 6 |
【対面授業/(感染状況によりzoom)】計算結果をグラフにする方法。
【事前学習】Excelの使い方を復習し、グラフ挿入の手順を確認しておくこと。 （2時間） 【事後学習】講義で扱った計算結果をファイルに書き出す方法、エクセルによる計算結果の確認方法を振り返り、第６回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 7 |
【対面授業】差分による微分係数の計算方法。
【事前学習】微分の定義を復習しておくこと。 （2時間） 【事後学習】講義で前進差分、後退差分、中心差分の考え方、プログラムの書き方を振り返り、第７回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 8 |
【対面授業/(感染状況によりzoom)】２階微分係数の計算方法。
【事前学習】２階微分の定義を復習しておくこと。 （2時間） 【事後学習】講義で扱った２階微分の数値計算方法を振り返り、第８回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 9 |
【対面授業】台形公式を用いた数値積分法。
【事前学習】教科書のp.156～p.157を読み、台形公式について理解する。 （2時間） 【事後学習】講義で扱った台形公式の考え方、プログラムの書き方を振り返り、第９回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 10 |
【対面授業/(感染状況によりzoom)】シンプソン公式を用いた数値積分法。
【事前学習】教科書のp.157～p.159を読み、シンプソンの公式について理解する。 （2時間） 【事後学習】講義で扱ったシンプソンの公式の考え方、プログラムの書き方を振り返り、第１０回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 11 |
【対面授業】２重積分の計算を行うプログラム。
【事前学習】積分の定義を復習しておくこと。 （2時間） 【事後学習】講義で扱った２重積分の数値計算の取扱いについて振り返り、第１１回目のプリントの課題プログラムを完成する。 （2時間） |
| 12 |
レポート問題（１）簡単な問題のプログラムを作成する。(A-5-2)（課題研究）
【事前学習】第３回～第８回までの課題を復習しておくこと。 （2時間） 【事後学習】これまで講義で扱った様々なプログラムの動作原理を理解し、レポート問題のプログラムと結果を完成させ、まとめる。 （2時間） |
| 13 |
レポート問題（２）数値積分の基礎問題のプログラムを作成する。(A-5-2)（課題研究）
【事前学習】第９回～第１１回までの課題を復習しておくこと。 （2時間） 【事後学習】これまで講義で扱った様々なプログラムの動作原理を理解し、レポート問題のプログラムと結果を完成させ、まとめる。 （2時間） |
| 14 |
レポート問題（３）数値積分の応用問題のプログラムを作成する。(A-5-2)（課題研究）
【事前学習】第９回～第１１回までの課題を復習しておくこと。 （2時間） 【事後学習】これまで講義で扱った様々なプログラムの動作原理を理解し、レポート問題のプログラムと結果を完成させ、まとめる。 （2時間） |
| 15 |
レポート提出とこれまでの復習・解説を行い授業の理解を深める。（課題研究）
【事前学習】レポート問題のプログラムと結果をまとめておくこと。 （2時間） 【事後学習】できなかった問題をプリントとテキストを見て行う。 （2時間） |
| その他 | |
|---|---|
| 教科書 | 杉江日出澄・鈴木淳子 『Ｃ言語と数値計算法』 培風館 2001年 第1版 |
| 参考書 | なし |
| 成績評価の方法及び基準 | レポート:課題研究のレポートの内容により評価します。(30%)、授業参画度:毎回の講義の演習問題プログラムの内容で評価します。対面授業に参加出来ない場合は、オンラインでの提出を受け付ける（要事前連絡）。(40%)、課題研究のレポートのプログラムの書き方、正しく動作するか等を評価します。(30%) |
| オフィスアワー | Black Board掲示板にて随時。 |