数値計算 A組

Numerical Computation A組

991235E

12MAISS201

小林　翔悟

Shogo KOBAYASHI

2025年度前期

2025年度

①First semester

金曜3限、金曜4限

from 13:00-16:00, Friday

理学部第一部　物理学科

Department of Physics, Faculty of Science Division Ⅰ

4.0単位

演習

Seminar

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

python言語を学び、さらに、さまざまな数値解法の手法を実際のプログラム作成を通して学んでいく。
またコンパイラ言語（C言語）を用いた簡単なプログラミングにも触れ、、インタプリタ言語（python）との違いを理解する。

pythonによるプログラミング演習を通して、プログラムが作成できるようになるとともに、科学技術計算で利用されている基本的な数値計算のアルゴリズムを学ぶ。
さらに、数値計算が実際の問題に適用されるときの問題点、その解決法なども理解する。

なおこの科目は、物理学科カリキュラムポリシー7.「自然の各階層に対応した多様な専門科目(選択)」、
また、物理学科のルーブリックの評価軸4「問題発見・解決能力」の項目に該当する科目である。

python言語を用いて自分でプログラムの作成ができるようになる。
数値誤差を注意して、数値計算を行えるようになる。
積分や常微分方程式、非線形方程式、行列などを数値的に解けるようになる。
乱数の発生について理解し、モンテカルロ・シミュレーションを行えるようになる。
行列の数値解法を最小二乗法の解法に応用できる。
コンパイラ言語（C言語）とインタプリタ言語（python）の違いを理解し、C言語を用いた簡単なプログラムの作成ができる。

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/​​​

授業はプログラム作成の演習の形態で行うため、プログラミングの基礎を理解しているのが望ましい。
特に情報科学概論２の内容を理解し、簡単なpython言語プログラムの作成と実行ができること。

BYOD形式で自分のPCを用いて演習を行う。
プログラムの編集実行はgoogle Colab (Colaboratory) を基本的に用いる。
ターミナル室での対面講義を基本とする。
毎講義で出欠を確認するので、やむを得ない理由（発熱等の病欠）で欠席した場合は診断書などの根拠資料とともに教員に連絡をすること。

説明動画を聞くためのイヤホンを持参すること。

実習　Practical learning

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授業時間外にも課題やレポートの作成のために２時間程度の時間を必要とする。

対面講義への出席を原則として要求し、毎講義にて出欠登録による出欠管理を実施する。
「C, B, A, S」に分類された提出課題を各議題について出題する（全体配点の50%）。
加えて期末に小テスト（全体配点の50%）を行う。
小テストの受験資格は講義出席率が60％以上の者のみとする。

＜「C」判定を得る条件の一例 ＞
小テストで６割の点数を取得し、かつC課題をすべて提出

・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

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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://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

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

python言語の文法書

1 基本事項である式と計算や入出力の方法を復習し、簡単なpythonプログラムが作成できるようになる。
2 プログラムの基本構造である繰り返し処理、判断と分岐を用いたプログラムを作成できるようになる。
3 リスト（配列）を使えるようになる。
4 関数とサブルーチンの概念を理解し、プログラムに組み込めるようになる。
5 数値の表現を学ぶとともに、数値計算における計算誤差（丸め誤差、累積誤差、打ち切り誤差）を理解する。
6 離散的な数値データを直線補完、ラグランジュ補完などの手法で補完する方法を学ぶ。
7 台形公式、シンプソンの公式を理解し、数値積分ができるようになる。
8 オイラー法、ルンゲクッタ法の手法により、常微分方程式の数値解法を学ぶ。
9 ２分法、ニュートン法の手法を学び、非線形方程式を数値的に解けるようになる。
10 数値的な擬似乱数の発生方法を理解し、モンテカルロシミュレーションの基礎を学ぶ。
11 行列の計算方法を理解し、連立一次方程式を数値的に解けるようになる。
12, 13 連立一次方程式の数値解法を応用して、最小二乗法によるデータ解析ができるようになる。　
14 簡単なpythonプログラムをC言語に書き換えて実行できるようになる。
15 講義の総括と到達度確認

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