数値計算プログラミング

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

数値計算プログラミング

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Programming for Numerical Computation

授業コード　Class code

994322A

科目番号　Course number

43ICNUC201

教員名

永野　健太、白鳥　大毅、村松　駿、和田　正義

Instructor

Masayoshi Wada, Kenta Nagano, Daiki Shiratori and Shun Muramatsu

開講年度学期

2024年度後期

Year/Semester

2024/2nd semester

曜日時限

火曜5限

Class hours

The 5th period, Tuesday

開講学科・専攻　Department

工学部　電気工学科

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering

単位数　Course credit

2.0単位

授業の方法　Teaching method

講義

Lecture

外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)

-

授業の主な実施形態　Main class format

① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description

様々な物理モデルの挙動を解析する際には、コンピュータ上でその動作を数値的に計算する手法が多く用いられる。
この講義では、C言語を用いて各種の基本的な計算を行うための知識を身につける。
また、実際にプログラムを作成し計算を実行することでデータの検証方法や評価について学習する。

目的　Objectives

PC上で、数値計算を行うための環境構築方法やプログラミング手法、その実行方法を身につけることを目的とする。

到達目標　Outcomes

各種の数値処理を実行するプログラムを作成できる。
プログラムを実行し、その出力データからプログラムの修正を行うことができる。
作成したプログラムの出力結果から数値処理の理解を深めることができる。

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/

履修上の注意　Course notes prerequisites

ベクトル、行列などの数学的表現方法、および微分方程式などの基本的な知識を予め学習していることが望ましい。

アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）

小テストの実施　Quiz type test

-

準備学習・復習　Preparation and review

特にプログラミングの復習に関して、前回の内容を確実に実行できるまで毎回仕上げることが円滑な学習の推進には重要である。

成績評価方法　Performance grading policy

課題（または中間試験）５０％、期末試験５０％

学修成果の評価　Evaluation of academic achievement

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

教科書　Textbooks/Readings

教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)

N

書誌情報　Bibliographic information

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MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials

毎回の講義で、独自の講義資料をアップロードします。
以下は参考になる書籍です。

Cによる数値計算法入門　堀之内、酒井、榎園、共著　森北出版
数値計算入門［C言語版］河村、桑名、共著　サイエンス社　ほか

授業計画　Class plan

１．導入
　　プログラミング言語の種類とそれらの特徴について紹介し、C言語プログラミングに必要な環境とその設定を行う。

２．変数の型とその構造、精度
　　プログラム内で使用する変数に対する型の指定方法と、その種類およびそれらのデータ長と表現できる精度について知る。

３．簡単な演算と誤差評価
　　簡単な演算をプログラミングし、その演算結果の誤差評価を行い、数値計算における変数の型の意味と誤差の関係を理解する。

４．非線形方程式の解法
　　2分法、ニュートン法により非線形方程式の解を求める方法について学習する。

５．ベクトル、行列の計算
　　ベクトルや行列など多次元の数値を計算するプログラムについて学習する。

６．行列式と逆行列の計算
　　行列の行列式と逆行列を求める計算方法について学習する。

７．連立一次方程式の解法１
　　LU分解、ガウスの消去法などの直接法による連立一次方程式の解法について学習する。

８．連立一次方程式の解法２
　　ヤコビ反復法など、直接法によらない連立一次方程式の解法について学習する。

９．補間法
　　データ間の値を補間する、ニュートン、ラグランジェ等の補間法について学習する。

１０．関数による近似（１）
　　　複数の点座標を滑らかに結ぶスプライン関数の計算について学習する。

１１．関数による近似（２）
　　　複数の点座標の関係を多項式で近似する方法について最小二乗法などの計算について学習する。

１２．数値積分の計算
　　　離散データの積分を行う方法について各種学習する。

１３．常微分方程式の解法
　　　オイラー法やルンゲ・クッタ法などによる常微分方程式の解法について学習する。

１４．偏微分方程式の解法
　　　偏微分方程式の解法について学習する。

１５．到達度評価試験

授業担当者の実務経験　Work experience of the instructor of the class

企業（電気系）における勤務経験を活かし、数値計算プログラムの作成とその利用に関する講義を行う。

教育用ソフトウェア　Educational software

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Gcc（C言語フリーコンパイラ）、テキストエディタ他

備考　Remarks

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class

Y

授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class

Y

シラバス情報