授業科目名 年度 学期 開講曜日・時限 学部・研究科 全担当教員 単位数
33850:微分方程式(B8) 2024 秋セメスター 火3 理工学部 荒木 努 2

キャンパス

BKC

授業施設

フォレストハウス206号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

 様々なシステムの動的現象は微分方程式を用いてモデル化することができる。電気電子工学科では電気回路、電磁気学、制御工学など微分方程式と深くかかわる科目を学んでいるが、本講義では、微分方程式とその解法について、単に数学の講義であるいうだけではなく、実際の物理現象(機械振動や電気回路)に対応させながら解説する。内容は、1階線形および非線形微分方程式、2階線形微分方程式、連立線形微分方程式(ベクトル微分方程式)、およびラプラス変換である。
 授業は、講義形式(対面授業)で行う。授業内試験を1回行う。また、授業内容の理解度を見るための課題を、授業の3回に1回程度課す。課題の解答、コメントは、締切日の翌週にmanaba+Rのコンテンツ欄で公開する。さらに、授業内で適宜、演習を実施する。

受講生の到達目標

1.常微分方程式の解法を理解する。
2.常微分方程式の数値解法を理解する。
3.1階・2階線形微分方程式については、解法だけではなく解の特性についても十分理解する。
4.様々なシステムの動的現象を微分方程式を用いてモデル化し、解くことができる。

事前に履修しておくことが望まれる科目

微分・積分法、線形代数

授業スケジュール

授業回数/
担当教員(複数担当の場合)
テーマ
キーワード・文献・補足事項等
1

微分方程式とは? 微分・積分法の復習

2

1階線形微分方程式(1) 斉次形

3

1階線形微分方程式(2) 非斉次形

4

1階変数係数線形微分方程式(オンデマンド型授業)

5

未定係数法による1階非斉次線形微分方程式の解法

6

1階非線形微分方程式、変数分離形微分方程式(オンデマンド型授業)

7

2階線形微分方程式(1) 斉次形

8

2階線形微分方程式(2) 初期値問題

9

自由振動、減衰振動、機械振動、電気回路

10

2階線形微分方程式(3) 非斉次形

11

連立線形微分方程式(ベクトル微分方程式)

12

ラプラス変換(1) 定義と具体的な計算

13

ラプラス変換(2) 微分方程式の解法

14

微分方程式の数値解法:オイラー法、ホイン法、ルンゲークッタ法

15

全体のまとめと復習、授業内試験(まとめの試験)

授業実施形態

第 1 回~15 回を対面授業にて実施

授業外学習の指示

教科書の問題を自主的に解いていくこと。

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験(筆記) 0

レポート試験
(統一締切日を締切とするレポート)
0

上記以外の試験・レポート、平常点評価
(日常的な授業における取組状況の評価)
100

授業内試験、授業の3回に1回程度課す課題の提出・解答状況、および演習への参加状況を含めた授業の取組状況によって評価する。
課題解答の剽窃については厳しく対処する。

成績評価方法(備考)

受講および研究に関するアドバイス

毎回、講義の予習・復習を行い、授業内容を十分に理解するように努めること。

教科書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
微分方程式概説 岩崎千里、楳田登男 サイエンス社 978-4-7819-1340-7

教科書(使用頻度、その他補足)

授業は教科書に準じて行う。

参考書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
常微分方程式 矢嶋信男 岩波書店 4-00-007774-0 初学者のために微分方程式の扱い方や解き方に重点をおいた良書
なっとくする微分方程式 小寺平治 講談社 978-4-06-154521-3 説明がわかり易い
微分方程式で数学モデルをつくろう 垣田高夫、大町比佐栄(共訳) 日本評論社 4-535-78173-7 多くのモデルを紹介
現象を解き明かす微分方程式の定式化と解法 小中英嗣 森北出版 4-627-06211-5

参考書(使用頻度、その他補足)

参考になるwwwページ

授業内外における学生・教員間のコミュニケーションの方法

manaba+R,学生との直接対話

備考


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