2019年度 数値地球惑星科学   Computational Planetary Science

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開講元
地球惑星科学系
担当教員名
平野 照幸  中本 泰史  奥住 聡  玄田 英典 
授業形態
講義 / 演習
曜日・時限(講義室)
火5-8(I2-318,学術国際情報センター3階 第1実習室)  金5-8(I2-318,学術国際情報センター3階 第1実習室)  
クラス
-
科目コード
EPS.L330
単位数
4
開講年度
2019年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

地球や宇宙における諸過程の大規模数値計算から解析のための数値計算まで、地球惑星科学において数値解析・数値実験という手法は大きな柱の1つである。本授業では、主にFortran90/95を用いたプログラミングの基礎を学び、数値計算の基礎である行列計算、非線形方程式・常微分方程式の解法、数値積分法などの講義・演習を行う。同時に、UNIXの基礎的な使用法およびグラフ作成も実践する。また近年その重要性が増してきているデータ解析についてもPythonの基本的な使い方・実践を通じて学ぶ。また実際の地球惑星科学の諸問題として応用課題を、問題設定から計算法の開発、計算の実行、その物理的解釈まで各自で行う。演習の最後に各自の研究内容の発表も行う。授業1回あたり講義2時限、演習2時限を行う。

到達目標

地球惑星科学に関する研究で必要となる数値解析・数値実験を行うための基礎的な数値計算を実際に行う力の習得を目標とする。具体的には、UNIX、プログラミング言語(Fortran90/95とPhyton)および数値計算法の基礎的な講義・演習から計算結果のグラフ作成を実践する。また、数値計算を地球や宇宙における諸過程に応用する力、計算結果に対して物理的解釈を与える力を身につけることを目標とする。

キーワード

数値計算演習

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- -

授業の進め方

授業の前半は数値計算演習の講義と演習、後半は数値計算を用いた課題演習の設定および実行、発表を行う。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 UNIXとプログラミングの基礎 UNIXとプログラミングの基礎の習得
第2回 Fortranの基礎1(条件分岐) 数値計算で必須となる条件分岐の正しい使い方の習得とその実習
第3回 Fortranの基礎2(繰り返し計算) 数値計算で必須となる繰り返し計算の正しい使い方の習得とその実習
第4回 Fortranの基礎3(配列) 数値計算で必須となる配列の正しい使い方の習得とその実習
第5回 Gnuplotを用いたグラフの作成 研究上重要となる結果の可視化についてGnuplotの習得と実習
第6回 非線形方程式(ニュートン法・はさみうち法) 非線形方程式の解法の習得とその演習
第7回 数値微分・積分とその精度 数値微分・積分とその精度に関する知識の習得とその演習
第8回 連立一次方程式と行列 連立一次方程式・行列の解法の習得とその演習
第9回 常微分方程式(オイラー法・ルンゲクッタ法) オイラー法、ルンゲクッタ法による常微分方程式の解法の習得とその演習
第10回 データ解析1(Pythonの基礎と実践) Pythonの基礎を習得し、データ解析を行う
第11回 データ解析2(Pythonの基礎と実践) Pythonの基礎を習得し、データ解析を行う
第12回 地球惑星科学の諸問題への数値計算の応用:問題設定 数値計算を用いた地球惑星科学に関する課題問題の設定
第13回 地球惑星科学の諸問題への数値計算の応用:計算法の開発・計算の実行 課題問題を解くための計算法の開発とその実行
第14回 地球惑星科学の諸問題への数値計算の応用:計算結果の物理的解釈 課題問題を解いた結果に物理的解釈を与える
第15回 地球惑星科学の諸問題への数値計算の応用:研究内容の発表 課題問題に関する研究発表を行う

教科書

特に指定しない

参考書、講義資料等

授業時に随時配布する

成績評価の基準及び方法

例題演習レポートと自由課題演習の発表に基づき、数値計算法の理解度およびその実問題への応用力を評価し、それにより成績をつける。

関連する科目

  • 特になし

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし

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