2016年度 数値解析基礎・演習   Computers and Fundamental Programming

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開講元
土木・環境工学系
担当教員名
中村 隆志  藤井 学  日下部 貴彦  古川 陽 
授業形態
講義 / 演習
曜日・時限(講義室)
火1-2(南4号館3階 第1演習室)  
クラス
-
科目コード
CVE.M301
単位数
2
開講年度
2016年度
開講クォーター
1-2Q
シラバス更新日
2016年4月27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

コンピュータを用いた様々な解析は、今や多くの分野で必須のスキルになっている.本講義では,大規模数値計算などでよく用いられているFortran 90/95を用いて,プログラミングの基本的な文法や,研究・開発の現場で必要となる主な数値解析法のアルゴリズムや基本的なプログラミング方法を学習する.
 この講義を通して,プログラミングをこれまでほとんど経験したことの無いような学生が,数値解析のアルゴリズムを理解し,基本的な解析プログラムが作成出来るようになることを目指す.

到達目標

この講義を履修することによって,
(1) プログラミングのための基本文法を理解し,
(2) 研究・開発の現場で必要となる主な数値解析法のアルゴリズムを習得し,
(3) 自らのニーズに合わせて現象を数値解析するための基本的なプログラムを作成できるようになる.

キーワード

数値解析,アルゴリズム,Fortran,プログラミング

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

学術国際情報センターの端末を用いてプログラミングの基礎やアルゴリズムについて講義と演習を織り交ぜながら学習する.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 講義:数値解析概要,数値解析や数値シミュレーションの例 講義のガイダンスと、数値解析がどのような場面で役に立っているかを理解する
第2回 演習:ガイダンス,基本的な使い方・プログラミングの環境 演習のガイダンスおよび演習室のルール、演習室のプログラム環境設定および簡単なFortranプログラミング演習
第3回 演習:プログラミングの基礎(1):ループ・条件分岐,計算結果の可視化 ループ・条件分岐の理解と,計算結果の可視化方法の習得
第4回 演習:プログラミングの基礎(2):変数の型・組込関数・配列 型や組込関数、配列の概念の理解と簡単な例題による演習
第5回 演習:プログラミングの基礎(3):サブルーチン サブルーチンの使い方と、簡単な応用
第6回 演習:行列の演算 配列を用いた行列の扱い方と、基本的な行列演算の実装
第7回 講義:ガウスの消去法(1):アルゴリズム ガウス消去法のアルゴリズムの理解とFortranでの基本的な実装
第8回 演習:ガウスの消去法(2):プログラミング ピボット選択を含むガウス消去法の実装
第9回 演習:Newton法 Newton法のアルゴリズムの理解と、Newton法を用いた応用問題
第10回 講義:最小二乗法,最適化 最小二乗法や非線形最小二乗法のアルゴリズムの理解と実装
第11回 講義:数値積分 数値積分法(長方形近似・台形公式・シンプソン公式)のアルゴリズムの理解と実装
第12回 講義:常微分方程式 オイラー法とルンゲ・クッタ法のアルゴリズムの理解と実装
第13回 講義:偏微分方程式 有限差分法を用いた拡散方程式の解法および結果の可視化
第14回 講義:反応拡散方程式によるパターン形成 反応拡散方程式の実装と出力された空間パターンの可視化
第15回 演習:Mathematicaによる数式処理 Mathematicaの基本的な使い方の理解

教科書

なし

参考書、講義資料等

講義資料等は必要に応じて講義前にOCW-iを通して配布する.
また,以下の書籍を推奨するが授業では用いない.
牛島 省 『数値計算のためのFortran90/95プログラミング入門』,森北出版,ISBN-13: 978-4-627-84721-7

成績評価の基準及び方法

レポート(60%),試験(40%)によって総合的に評価する.

関連する科目

  • CVE.M302 : 応用数値解析・演習

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

なし

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