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V1405500

数値解析

Numerical Analysis

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教授石渡哲哉この授業の2016年度のアンケートを参照
教授サイ キセイ

授業の概要

数値解析(数値シミュレーション)は今日の研究・開発において必要不可欠な技術である。コンピュータ性能の著しい向上、その上で動く各種ツールの洗練により、手軽にシミュレーションを行える環境も整ってきた。しかし、どのような道具も、その根本的な原理に対する理解が不足していると、時に誤った利用をして大きな間違いを引き起こすことがある。本科目では、数値解析の基礎である数値の表現と誤差の話から始めて、非線形方程式、連立1次方程式と常微分方程式の解法などの具体的な技法の学習を通して、適切なシミュレーションを行い、正しく結果を評価できる素養を身につけてもらうことを目的とする。授業は講義を中心とするが、情報実験室等で簡単なプログラムを組んで実際に演習を行ってもらうこともある。

達成目標

1.コンピュータにおける数値の表現とそこから生じる誤差およびその伝播を理解する
2.いくつかの基本的な数値解析技法を習得する
3.アルゴリズムによる誤差や収束性が解析できる

授業計画


【授業計画】【授業時間外課題(予習および復習を含む)】
1.受講ガイダンス,基礎的事項 (導入/数値の表現と誤差) 打ち切り誤差と丸めの誤差を予習
2.基礎的事項 (浮動小数点数) 計算機の処理プロシージャを予習
3.非線形方程式の解法 (2分法/はさみうち法) 2分法とはさみうち法を予習、および解析学「中間値の定理」について復習
4.非線形方程式の解法 (修正はさみうち法/割線法) 前回講義ノートを復習
5.非線形方程式の解法 (不動点反復法) 縮小写像の原理を予習、および解析学「平均値の定理」について復習
6.非線形方程式の解法 (Newton法/Aitkenの加速法) ニュートン−ラプソン法を予習
7.非線形方程式の解法 (連立非線形方程式) 連立非線形方程式におけるヤコビ行列を復習・予習
8.連立線形方程式の解法 (基礎的事項) 連立方程式表現および、線形代数学「行列の正則性」について復習
9.連立線形方程式の解法 (ガウスの消去法) ガウスの消去法を予習、例題を眺める
10.連立線形方程式の解法 (反復解法) 縮小写像の原理を復習
11.連立線形方程式の解法 (ヤコビ法/ガウス・ザイデル法) ガウス−ザイデル反復法を予習
12.常微分方程式の解法(オイラー法) 打ち切り誤差を復習、オイラー法とその改良法を予習
13.常微分方程式の解法(ルンゲクッタ法) 定積分を復習、ルンゲクッタによる近似のアイデアを予習
14.常微分方程式の解法(差分法) 差分表現、特性方程式を復習・予習
15.常微分方程式の解法(連立および高階方程式) 高階常微分方程式表現を予習

評価方法と基準

レポートまたは試験で総合的に評価

教科書・参考書

授業時に指示する

履修登録前の準備

特になし

オフィスアワー、質問・相談の方法

担当教員のオフィスアワーに準ずる

環境との関連

環境に関連しない科目

地域志向

地域志向ではない科目

社会的・職業的自立力の育成

知識活用力を育成する科目
対自己基礎力を育成する科目
対課題基礎力を育成する科目

アクティブ・ラーニング科目

能動的な学修への参加を取り入れた授業が1コマ分以上

最終更新 : Sat Sep 24 07:08:06 JST 2016