Japanese / English

40109800

微分方程式

Differential Equations

開講部

デザイン工学部

開講学科

デザイン工学科

開講学年

1年次

開講時期

後期

単位数

2

単位区分

選択

系列区分

共通・サイエンス

講義区分

講義

教育目標

B
教授山澤浩司この授業の2015年度のアンケートを参照
助教廣瀬三平この授業の2015年度のアンケートを参照

授業の概要

自然科学の法則や工学における現象を数学的に表そうとすると微分方程式の形になるものが多い。例えばニュートンの運動方程式は、質点の位置を時刻の関数として捉えたとき、この関数の2階の導関数(即ち、加速度)と力の関係式である。現象がどのような原理の下に引き起こされているかは、現象における微小な変化の部分に注目することによって理解されることが少なくない。それゆえ多くの現象が変化率を含んだ微分方程式で表されることになり、自然科学や工学で微分方程式が数多く登場することになる。微分方程式を学ぶことは工学の勉強や研究にとって不可欠と言っても過言ではないと思う。

授業の目的

基本的な微分方程式の解き方を学び、簡単な事象から微分方程式を立てる練習をする。

達成目標

1.簡単な事象について微分方程式を立てることができる
2.基本的な常微分方程式を解くことができる
3.2階線形常微分方程式を解くことができる
4.高階線形常微分方程式、連立微分方程式を解くことができる
5.微分方程式の解について考察することができる

授業で使用する言語

日本語

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.微分方程式の意味について
1階常微分方程式の解法(1):変数分離形
教科書p.32-p.36を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
2.1階常微分方程式の解法(2):同次形微分方程式 教科書p.36-p.44を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
3.方向場と積分曲線、物理工学からの微分方程式の例 復習をし理解を深めること
4.1階線形微分方程式の、定数変化法による解の公式 教科書p.44-p.46を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
5.1階線形微分方程式に直せる非線形微分方程式 教科書p.46-p.50を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
6.2階定数係数線形常微分方程式(1):
・ 同次方程式の基本解と線形微分方程式の解
 ・ ロンスキアン
教科書p.53-p.56を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
7.2階定数係数線形常微分方程式(2):
 ・同次方程式
 ・非同次方程式
教科書p.56-p.58を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
8.演習 教科書p.32-p.58を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
9.2階定数係数線形常微分方程式(3):
 ・非同次方程式の解について
 ・解の解釈
教科書p.58-p.63を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
10.2階定数係数線形常微分方程式(4):
 ・微分演算子法
教科書p.63-p.75を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
11.「線形代数」と微分方程式 :
 ・「行列の対角化」復習
 ・「行列の対角化」と定数係数線形連立微分方程式(1)
教科書p.80-p.92を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
12.行列の対角化と定数係数線形連立微分方程式(2)
工学に現れるいろいろな微分方程式の例
復習をして理解を深める
13.微分方程式の級数解法 教科書p.107-p.112を通読し、復習として例題・問を解き理解を深めること
14.物理・工学からの微分方程式の例 復習をして理解を深める
15.期末試験 試験準備等

評価方法と基準

期末試験70%、演習・課題30%とし、総合得点60%以上を合格とする。

教科書・参考書

教科書:「常微分方程式の解き方」 柳原二郎他著、森北出版
参考書:「微分方程式入門」、古屋茂 著、サイエンス社
参考書:大学教養「微分方程式」、矢野健太郎、武藤徹著、東京図書、等

履修登録前の準備

微分積分学1を履修しておくことが望ましい。

オフィスアワー、質問・相談の方法

原則授業終了後30分、研究室・講師控室にて行うが、各担当教員に聞いておくこと。

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

アクティブ・ラーニング科目

該当しない

授業の到達目標と各学科の学習・到達目標との対応


最終更新 : Thu Jun 09 09:05:29 JST 2016