| 年度 |
2024年度 |
開講部局 |
情報科学部 |
| 講義コード |
KA117001 |
科目区分 |
専門教育科目 |
| 授業科目名 |
数値計算 |
授業科目名
（フリガナ） |
スウチケイサン |
| 英文授業科目名 |
Numerical Computation |
| 担当教員名 |
岡村 寛之 |
担当教員名
(フリガナ) |
オカムラ ヒロユキ |
| 開講キャンパス |
東広島 |
開設期 |
2年次生 後期 ４ターム |
| 曜日・時限・講義室 |
(4T) 金5-8：工218 |
| 授業の方法 |
講義 |
授業の方法
【詳細情報】 |
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| 講義および演習（オンライン） |
| 単位 |
2.0 |
週時間 |
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使用言語 |
B
:
日本語・英語 |
| 学習の段階 |
3
:
中級レベル
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| 学問分野（分野） |
25
:
理工学 |
| 学問分野（分科） |
02
:
情報科学 |
| 対象学生 |
2年次生 |
| 授業のキーワード |
行列・ベクトル計算，最適化，シミュレーション |
| 教職専門科目 |
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教科専門科目 |
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プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
（学部生対象科目のみ） | |
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到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ） | 計算機科学プログラム
（総合的な力）
・D2. 多様化，複雑化した情報社会における分野横断的な課題に対して，豊富な最先端情報技術に基づいて，最適なシステムソリューションを導く能力．
データ科学プログラム
（能力・技能）
・A. 情報基盤の開発技術，情報処理技術，データを分析して新しい付加価値を生む技術．
・B. 新たな課題を自ら発見し，データに基づいた定量的かつ論理的な思考と，多角的視野と高度な情報処理・分析により，課題を解決する能力．
知能科学プログラム
（総合的な力）
・D3. 複合的に絡み合う社会的ニーズや課題を俯瞰的に捉え，知能科学の幅広い知識に基づいた多角的視野と分析能力で課題を解決する能力． |
|---|
| 授業の目標・概要等 |
情報科学に現れる様々な数値計算（連立一次方程式，行列の固有値・固有ベクトル，非線形方程式，最適化計算，モンテカルロシミュレーション）に関する基礎概念を習得する．また，プログラミングを通じていくつかの具体的なアルゴリズムを実装する． |
| 授業計画 |
第１回 数の表現，誤差
第２回 数の表現，誤差
第３回 数値計算プログラム，計算量
第４回 数値計算プログラム，計算量
第５回 行列・ベクトル演算，連立一次方程式
第６回 行列・ベクトル演算，連立一次方程式
第７回 固有値・固有ベクトル，疎行列
第８回 固有値・固有ベクトル，疎行列
第９回 非線形方程式
第１０回 非線形方程式
第１１回 非線形最適化
第１２回 非線形最適化
第１３回 モンテカルロシミュレーション
第１４回 モンテカルロシミュレーション
第１５回 その他の話題（補間，数値積分，微分方程式など）
各週でレポート課題があります．期末試験を実施します． |
| 教科書・参考書等 |
教科書は指定しません．必要最小限の資料を学習支援システムを通じた電子媒体あるいは紙媒体で配布します． |
授業で使用する
メディア・機器等 |
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| 【詳細情報】 |
Google Classroom, Google Colaboratory |
授業で取り入れる
学習手法 |
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予習・復習への
アドバイス |
第1,2回 数の表現，誤差
コンピュータにおける数の表現と数値計算特有の誤差について理解してください．
第3,4回 数値計算プログラム，計算量
数値計算プログラムの作成と計算量について理解してください．
第5,6回 行列・ベクトル演算，連立一次方程式
行列・ベクトル演算とLU分解による連立一次方程式の考え方について理解してください．
線形代数の復習をしておいてください．
第7,8回 固有値・固有ベクトル，疎行列
線形代数における固有値・固有ベクトルの概念とそれらを数値的に求める方法について理解してください．
固有値・固有ベクトルの復習をしておいてください．
疎行列の定義とコンピュータ上での表現方法について理解してください．
第9,10回 非線形方程式
非線形方程式の定式化とそれらを解く方法について理解してください．
第11,12回 非線形最適化
最適化問題における問題の分類ならびに解法の概略について理解してください．
第13,14回 モンテカルロシミュレーション
コンピュータ上の疑似乱数とそれを用いたシミュレーション方法について理解してください．
確率・統計の復習をしておいてください．
第15回 その他の話題
数値計算に必要な話題を提供します．各自で詳細を復習してください．
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履修上の注意
受講条件等 |
数値計算ソフトウェア（Python/Numpy) を用いた演習を行います． |
| 成績評価の基準等 |
数値計算の基礎知識習得に対する達成度を提出課題および期末試験の結果から評価します．100点満点のうちの60点以上を合格とします． |
| 実務経験 |
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実務経験の概要と
それに基づく授業内容 |
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| メッセージ |
積極的に，教員やTAに質問してください． |
| その他 |
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すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。 |