Course Name Year Term Period Faculty / Graduate School All Instructors Credits
33290:Mathematics Ⅲ (Linear Algebra)(B5) § 33291:Mathematics Ⅲ (X5) § 33292:Mathematics Ⅲ (Z5) 2024 Spring Fri4 College of Science and Engineering ABE TETSUYA 2

Campus

BKC

Class Venue

Co-learning107

Language

日本語

Course Outline and Method

一次式で表現される量的関係を線形関係という。一次方程式で定義される平面や直線の相互関係を理解することが幾何学の原点であることからもわかるように、線形関係は見かけほど単純ではなく、自明ではない諸法則が少なくない。それを体系的に整理したものが本科目の主題の線形代数学である。

この科目では、線形関係を簡潔に表現することを可能にする行列についての重要事項を講義し、秋学期の「数学Ⅳ」では、一次式を使わずに線形関係を抽象的に調べる方法を講義する。

微積分学の本質は量的関係をミクロに線形関係として調べることにあるので、線形代数学の知識が微積分学の修得に必要である。特に「数学Ⅰ」「数学Ⅱ」で多変数の微積分学を学ぶには「数学Ⅲ」で扱う行列・行列式の知識が不可欠である。

Student Attainment Objectives

以下の事項を理解し、具体的な場合に適用できること。

(1) 行列の演算

(2) 行変形: 基本変形、行簡約行列、行簡約化できること、階数の定義、行簡約化の一意性、行変形と列変形を同時に行なう場合の簡約形

(3) 連立一次方程式: 行簡約化による解法、解の存在判定条件、解の自由度

(4) 正則行列: 逆行列、特徴付け、左から正則行列を乗じることと行変形との同一性、行簡約化による逆行列の計算法、

(5) 行列式: 特徴付け(列ベクトルについて多重線形・交代と単位行列は1)、性質(積公式、転置不変)、幾何学的意味、クラメールの公式、行変形による計算法、2次・3次正方行列式のサラスの計算法、余因子行列による逆行列表示、ヴァンデルモンドの行列式

Recommended Preparatory Course

この講義と併行して本科目の演習を行う「数学演習Ⅰ」を受講することにより専門課程・卒業後に線形代数を活用する技量も身に付けることができる。「数学演習Ⅰ」の授業は本科目と「数学Ⅰ」の受講を前提として行われるので、春学期は本科目と「数学Ⅰ」・「数学演習I」を同時に受講することを強く推奨する。「数学Ⅰ」の後半のテーマである多変数微分学を通して本講義で扱う行列・行列式の意義がわかるようになることも同時受講の推奨理由の一つである。

本科目履修後、秋学期の「数学Ⅳ」を履修することによって線形代数学の全体的知識を初めて身につけることができる。なお秋学期の「数学Ⅳ」では本科目で学ぶ内容を前提としていることに注意してほしい。

Course Schedule

Lecture/Instructor(When there are multiple instructors) Theme
Keyword, References and Supplementary Information
第1回

行列(その1)

【キーワード】行列の定義、数ベクトル

第2回

行列(その2)

【キーワード】行列の演算

第3回

行列(その3)

【キーワード】行列の分割

第4回

行列(その4)

【キーワード】行列と連立1次方程式

第5回

連立1次方程式(その1)

【キーワード】基本変形

第6回

連立1次方程式(その2)

【キーワード】簡約な行列、行列の階数

第7回

連立1次方程式(その3)

【キーワード】連立1次方程式を解く

第8回

連立1次方程式(その4)

【キーワード】正則行列

第9回

行列式(その1)

【キーワード】置換、置換の符号

第10回

行列式(その2)

【キーワード】行列式の定義、サラスの方法

第11回

行列式(その3)

【キーワード】行列式の性質(その1)

第12回

行列式(その4)

【キーワード】行列式の性質(その2)

第13回

行列式(その5)

【キーワード】余因子行列、クラーメルの公式

第14回

行列式(その6)

【キーワード】ヴァンデルモンドの行列式

第15回

応用と展望

【キーワード】行列式と体積、終結式、微分法との関係

Class Format

対面授業を15回実施する。録画や配信は行わない。

Recommendations for Private Study

毎回の授業がどんな話だったのかを「あらすじ」で整理することをおすすめします。
何を話題に(または問題に)しているのか?
それを扱うための言葉(定義、記号)や道具(定理、公式)は何か?
具体的にはどのように計算処理されるのか?あるいはどんな計算が必要になるのか?
どのような結果が得られるのか?
などを思い描いてください。その過程で何か不透明な個所があれば、もう一度教材やノートを見直してください。この、大雑把な見通しと細かな視点を行き来する、反復思考は、時間もかかるところですが、内容理解にとってとても大切です。復習の習慣にしてみてください。

Grade Evaluation Method

Kind Percentage Grading Criteria etc.
Final Examination (Written) 80

講義の内容から試験を実施する。

Report Examination
(A report to be submitted by the unified deadline)

Exams and/or Reports other than those stated above, and Continuous Assessment 
(Evaluation of Everyday Performance in Class)
20

日常的な授業における取り組み状況を評価する。

Grade Evaluation Method (Note)

Advice to Students on Study and Research Methods

この講義は板書スタイルの講義であり「ノートを取ること」を前提としています。ノートを取ってください。ノートを取るとは、ipadに書くことも含めます。

何事においても、能動的に取り組んでいくことが大事です。分からない所は担当者に質問したり、数学学修相談会を利用したりして、解決していくようにして下さい。

Textbooks

Title Author Publisher ISBN Code Comment
『入門線形代数』 三宅敏恒 培風館 4-563-00216-X

Textbooks (Frequency of Use, Note)

毎回の授業は、教科書に沿って進める。教科書を手元に持っての受講を前提とする。

Reference Books

Title Author Publisher ISBN Code Comment
手を動かしてまなぶ 線形代数 藤岡 敦 裳華房 ISBN 978-4-7853-1564-1 自学自習用

Reference Books (Frequency of Use, Note)

参考書は購入を強制するものはありません。一度図書館で試し読みして自身に合うようなら購入を検討してみてください。

Web Pages for Reference

数学学修相談会 https://rms2005.org/

How to Communicate with the Instructor In and Out of Class(Including Instructor Contact Information)

Learning Management System (manaba+R),Talk with Students

Other Comments

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