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SE-PH3-2C19

履修条件・関連科目等

「コンピュータ及情報処理１・２」、「計算プログラミング」の授業を通して、Linuxシステムの使い方やプログラミング言語は習得していること。また計算アルゴリズムを理解するには「線形代数１・２」、「物理数学及演習１・２」などの数学の知識も必要。

授業で使用する言語

日本語

授業で使用する言語（その他の言語）

授業の概要

「計算プログラミング」との重複を避けながら、様々な数値計算の技法を学ぶ。概ね２回の授業で１つのテーマを扱う。１回目はアルゴリズムに関する講義、２回目の授業では具体的な問題を設定して実習を行い、その結果をレポートとして提出する。

科目目的

物理学研究の一手法として数値計算という手法があることを理解し、そのいくつかの手法を習得し、実際の問題に適用することを体験する。

到達目標

物理学研究の一手法としての数値計算を体験し、必要に応じてプログラムを書いて計算を実行する技術を身につける。その際、数値計算には精度に加えて効率という視点が必要であることを学んで欲しい。

授業計画と内容

第 1回 基礎的事項（数値データの内部表現、誤差）
第 2回 シミュレーションツールとしてのPython（実習を含）
第 3回 直交多項式の応用（関数近似、ガウス求積法：講義）
第 4回 「直交多項式の応用」の実習
第 5回 離散フーリェ変換（FFT、ノイズフィルタリング：講義）
第 6回 「離散フーリェ変換」の実習
第 7回 最小二乗法と特異値分解（講義）
第 8回 「最小二乗法と特異値分解」の実習
第 9回 最適化（共役勾配法：講義）
第10回 「最適化」の実習
第11回 偏微分方程式（差分法、有限要素法：講義）
第12回 「偏微分方程式」の実習
第13回 固有値問題（反復法、ランチョス法：講義）
第14回 「固有値問題」の実習

授業時間外の学修の内容

授業終了後の課題提出

授業時間外の学修の内容（その他の内容等）

課題でレポートの提出がある場合は，期限を厳守すること．

授業時間外の学修に必要な時間数／週

・毎週１回の授業が半期（前期または後期）または通年で完結するもの。１週間あたり４時間の学修を基本とします。
・毎週２回の授業が半期（前期または後期）で完結するもの。１週間あたり８時間の学修を基本とします。

成績評価の方法・基準

成績評価の方法・基準（備考）

課題や試験のフィードバック方法

授業時間内で講評・解説の時間を設ける

課題や試験のフィードバック方法（その他の内容等）

必要に応じてメールで質問等に対応

アクティブ・ラーニングの実施内容

実習、フィールドワーク

アクティブ・ラーニングの実施内容（その他の内容等）

授業におけるICTの活用方法

その他

授業におけるICTの活用方法（その他の内容等）

コンピュータを利用した実習

実務経験のある教員による授業

いいえ

【実務経験有の場合】実務経験の内容

【実務経験有の場合】実務経験に関連する授業内容

テキスト・参考文献等

参考書として
・森正武「数値解析法」（朝倉書店）ISBN: 978-4254135671
・W.H.Press et al., "Numerical Recipes, 3rd Edition" (Cambridge Uni. Press) ISBN: 978-0521880688
・中久喜健司「科学技術計算のためのPython入門」（技術評論社）ISBN: 978-4774183886

その他特記事項

この科目は教職（情報）の必修科目です。

参考URL