H31年度 計算アルゴリズムとプログラミング   Computation Algorithms and Programming

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開講元
電気電子系
担当教員名
宮本 智之  庄司 雄哉 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火1-2(S221)  金3-4(S221)  
クラス
-
科目コード
EEE.M221
単位数
2
開講年度
H31年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
H31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

 本講義は,研究開発などで利用されている,数値解析の計算アルゴリズムと,これをコンピュータ上で処理するためのプログラミングを扱う.講義で扱う内容は,具体的な数値解析への応用が可能である.
 本講義のねらいは,電気電子工学や情報通信工学における材料・デバイス・回路・機器などの研究開発に必須な,特性分析,特性予測,構成設計,また動作制御などで利用される数値解析の計算アルゴリズムを学ぶことである.様々な数値解析で利用される,並べ替え,最小二乗法,数値微分・数値積分,連立方程式,非線形方程式,微分方程式などの計算アルゴリズムの原理と特徴を学ぶ.また,変数,演算,配列,関数,分岐や繰返しというプログラムの基本的機能を学び,これらを組み合わせて計算アルゴリズムをプログラミングする手法を学ぶ.数値解析に有用な処理を容易にプログラミング可能なMATLAB言語を利用することで,他の講義,実験,研究などの具体的な数値解析への活用もねらいとする.

到達目標

 本講義を履修することによって次の能力を修得する.
1)数値解析の実行環境となるコンピュータの基本的仕組みを説明できる.
2)プログラムの基本的機能(変数,演算,配列,関数,分岐,繰返し)を説明できる.
3)MATLAB言語によるプログラムの作成と実行およびグラフ作成ができる.
4)同じ処理でも使用するアルゴリズムにより処理速度や機能制限が異なることを説明できる.
5)最小二乗法の原理と計算アルゴリズムを説明でき,これを用いて数値データの解析ができる.
6)数値微分・数値積分,連立方程式,非線形方程式,常微分方程式,偏微分方程式の原理と計算アルゴリズムを説明でき,これを用いて数値解析ができる.

対応する学修到達目標は、
(1)【専門力】基盤的な専門力
(6) 電気電子工学に必要な電磁気・回路・線形システム・応用数学などに関する盤石な専門基礎学力

キーワード

計算アルゴリズム,数値解析,数値シミュレーション,プログラミング,MATALB

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
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授業の進め方

授業の前に,課題欄の項目について予習しておくことが必要です.
その補助として,予習問題に取り組んでもらいます.
また,講義内容の復習を兼ねて,演習問題に取り組んでもらいます.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 イントロダクション コンピュータの基本構成の理解と数値解析の利用事例の調査.
第2回 変数と演算 MATLAB利用環境の準備.2進数の表現方法と表現範囲の理解.真偽値(論理値)の確認.
第3回 配列と関数 変数と配列の違いの理解.組み込み関数とユーザー関数の違いの理解.
第4回 行列 行列への数値代入方法の理解.プログラミングにおける文字列の取扱法の理解.
第5回 分岐と繰返し 真偽値と関係演算子の関係の理解.論理演算の種類の理解.
第6回 グラフィックス MATLABにおけるグラフの種類の調査.時系列信号の事例の調査.
第7回 ソーティング 並べ替え手順の理解.
第8回 第1回から第7回までの内容の演習形式による確認 第1回から第7回までの理解度確認と到達度自己評価.
第9回 最小二乗法 実験データの解析事例の調査.実験データ取得における誤差の発生原因の説明.
第10回 数値微分・数値積分 数学における微分と積分の定義の確認.
第11回 連立方程式 手作業による3元連立方程式の求解手順の理解.
第12回 非線形方程式 方程式の求解の意味の確認.コンピュータ計算における誤差の発生原因の説明.
第13回 常微分方程式 微分方程式の求解の意味の確認.物理現象における常微分方程式の事例調査.テイラー展開の確認.
第14回 偏微分方程式 偏微分の意味の確認.物理現象における偏微分方程式の事例調査.マクスウェルの方程式の確認.
第15回 MATLABの活用 MATLABで扱える関数の種類の調査.MATLABで扱えるツールボックスの種類の調査.MATLABを利用した研究開発事例の調査.

教科書

指定なし
教員の作成した資料を基に講義を行う.

参考書、講義資料等

講義資料は事前にOCW-iにアップロードする.

成績評価の基準及び方法

計算アルゴリズムの理解度と,プログラミング手法に関する理解度を評価する.
配点は,講義前半内容に関する演習形式による理解度確認(40%),期末試験(40%),および,演習(20%).

関連する科目

  • LAS.M101 : 微分積分学第一・演習

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修条件は特に設けないが,MATLABの使用環境を準備することが望ましい.

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

宮本智之,miyamoto.t.ac[at]m.titech.ac.jp, 045-924-5059
庄司雄哉,shoji.y.ad[at]m.titech.ac.jp, 03-5734-2578

オフィスアワー

メールで事前予約すること.

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