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授業科目名
担当教員
プログラミングIII及び実習
豊木 博泰
時間割番号
単位数
コース
履修年次
期別
曜日
時限
TEE217 2 EE,ES 2 後期 III-1-IV-1
[概要]
現実の複雑なシステムの振る舞いの理解や高度な工学的システムの設計には、線形代数学、微分積分学、微分方程式などの数理的基礎ともとに、コンピュータによる数値解析やシミュレーションの手法が不可欠である。
この科目では、電磁気学やさまざまな力学系を主な対象として、数値シミュレーションに用いられる数値的手法とモデリングの実際を学ぶ。さらに、解析結果を視覚化し、対象とした系の物理的イメージを深める。
[具体的な達成目標]
講義および実習を通して、次のような基本技術の習得を目指す:
1 連立微分方程式および非線形代数方程式の基本的な数値解法アルゴリズムを理解し、プログラムできる。
2 常微分方程式の基本的な数値解法アルゴリズムを理解し、プログラムできる。
3 連立常微分方程式として表せる力学系のプログラムを作成し、時間変化を適切なグラフィック表示をして振る舞いを解析できる。
4 ラプラス方程式(偏微分方程式の一例)の基本的な数値解法を理解し、境界値問題を数値計算できる。
[必要知識・準備]
プログラミングI,IIで培ったC言語に対する基本的知識とプログラム技法を前提とする。
[評価方法・評価基準]
No評価項目割合評価の観点
1試験:期末期 30  %学習が身についているかを確かめるためにプログラミングの課題を時間内にこなすオンラインテストを実施 
2小テスト/レポート 70  %課題のレポートによって数値解法アルゴリズムの理解度、プログラミング技量を評価する。 
[教科書]
  1. 皆本晃弥, C言語による数値計算入門, サイエンス社, ISBN:4781911145
[参考書]
(未登録)
[講義項目]
第1回 Linux上でのプログラミング手法解説及び連立方程式の解法アルゴリズム
第2回 連立方程式の解法に関するプログラム実習
第3回 非線形方程式の解法(ニュートン法など)
第4回 微分方程式1:オイラー法
第5回 微分方程式2:オイラー法による時間発展方程式とグラフィックライブラリの利用
第6回 微分方程式3:ホイン法、ルンゲ・クッタ法
第7回 微分方程式4:多変数力学系への応用
第8回 数値シミュレーション演習1:モデルの理解とプログラム設計
第9回 数値シミュレーション演習2:プログラミング
第10回 数値シミュレーション演習3:可視化
第11回 ラプラス方程式の数値解法1:アルゴリズム
第12回 ラプラス方程式の数値解法2:静電場の境界値問題への応用
第13回 乱数発生の基本アルゴリズムと乱数を用いたシミュレーション
第14回 総合課題(オンラインテスト)
第15回 まとめ及び総括
[教育方法]
講義の演習を組み合わせる。
Web上の実習課題の指針を提示する。授業中に理解度を把握し、適宜Webページに補足説明を加える。
適宜、オンラインテストを行う。
[JABEEプログラムの学習・教育目標との対応]
(未登録)
[その他]
(未登録)