科目ナンバー

SE-IG2-4C11

履修条件・関連科目等

　情報処理、情報処理演習で学ぶコンピュータとC言語の基礎を習得していることを前提として授業を行う。

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

　工学の扱う問題の中には数学的に理論的な解の得られるものは必ずしも多くない。コンピュータを用いればそうした問題を実用的な範囲で解くことができ、また、そのためのさまざまな手法が開発されている。コンピュータを利用する場合に、それらの手法を知らずにプログラムを作ることは、無駄な努力や誤りを招くことになりかねない。本授業では、コンピュータを用いて計算を行う手法とそれを用いる場合の注意点について学ぶ。

科目目的

コンピュータを用いて計算を行う手法とそれを用いる場合の注意点について学ぶ。

到達目標

　コンピュータを用いて問題を解く場合の手法についての基本的理解。計算工学的なセンスを磨くこと。特に次の項目の達成をめざす．
・計算工学の基本的な概念について理解する
・授業で触れる各種アルゴリズムについて、その手法の特性、適用できる範囲、用いる場合の注意や条件を正しく理解する
・それらのアルゴリズムについてC言語のプログラムを作成できる

授業計画と内容

　コンピュータを用いた基礎的な問題解決手法を紹介し、実際にプログラムを作成して理解を深める。
１.　アルゴリズム
　　　講義/学習の進め方
　　　コンピュータを用いた問題解決
　　　アルゴリズムについて
２.　計算工学の準備とデータ構造
　　　C言語の復習：ファイルとグラフ
　　　C言語の復習：配列，構造体，ポインタ
　　　各種のデータ構造の表現と処理
　　　（演習）データ構造を表現し処理するプログラムを作る
３.　探索と整列
　　　探索：番兵，見出し表，逆引き表，２分探索
　　　整列：最大値選択法，バブルソート，クイックソート
４.　探索と整列（演習）
　　　クイックソートのプログラムを作り，その効果を調べる
５.　数値計算と誤差
　　　数値計算：必要性と利用上の注意
　　　計算誤差：丸め誤差，桁落ち誤差，情報落ち誤差，対策
６.　非線形方程式
　　　逐次近似法：逐次接近法，逐次代入法
　　　二分法，線形逆補間，ニュートン・ラフソン法
７.　非線形方程式（演習）
　　　二分法，線形逆補間，ニュートン・ラフソン法のプログラムを作り，その効果を調べる
８.　連立１次方程式
　　　直接解法：ガウスの消去法，軸の部分選択
　　　反復解法：ヤコビ法，ガウス・ザイデル法
９.　連立１次方程式（演習）
　　　ガウスの消去法のプログラムを作り，その効果を調べる
10.　数値微分と数値積分
　　　補間：最小二乗法，ニュートンの補間公式
　　　数値微分：ニュートンの補間公式に基づき差分公式
　　　数値積分：台形公式，シンプソン公式
11.　数値微分と数値積分（演習）
　　　最小二乗法，数値微分，数値積分のプログラムを作り，その効果を調べる
12.　常微分方程式
　　　常微分方程式の初期値問題：ルンゲ・クッタ法
　　　常微分方程式の境界値問題：差分方程式
13.　常微分方程式（演習）
　　　ルンゲ・クッタ法により常微分方程式を解くプログラムを作り，その効果を調べる
14.　授業のまとめと理解度・達成度の確認

授業時間外の学修の内容

指定したテキストやレジュメを事前に読み込むこと

授業時間外の学修の内容（その他の内容等）

授業スライドが配布されるので、予習復習を行うこと。レポートに対するコメントを利用して理解を深めること。

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

授業時間に限らず、manabaでフィードバックを行う

課題や試験のフィードバック方法（その他の内容等）

アクティブ・ラーニングの実施内容

実施しない

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

実施しない

授業におけるICTの活用方法（その他の内容等）

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

　テキストは特に定めない。
　参考書については授業で紹介する予定だが、コンピュータを用いた計算手法については多くの出版物があるのでそれらを適宜参考にすることを勧める。

その他特記事項

参考URL