2025年度 (最新) 学院等開講科目 環境・社会理工学院 土木・環境工学系
数値解析基礎・演習B
- 開講元
- 土木・環境工学系
- 担当教員
- 小谷 仁務 / 阿久津 絢子
- 授業形態
- 講義/演習 (対面型)
- メディア利用科目
- -
- 曜日・時限
(講義室) - 火1-2 (南6号館2F 219演習室)
- クラス
- -
- 科目コード
- CVE.M303
- 単位数
- 0.50.50
- 開講時期
- 2025年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2025年3月19日
- 使用言語
- 日本語
シラバス
授業の目的（ねらい）、概要
コンピュータを用いた様々な解析は、今や多くの分野で必須のスキルになっている。本講義では、大規模数値計算などでよく用いられているFortran 90/95を用いて、プログラミングの基本的な文法や、研究・開発の現場で必要となる主な数値解析法のアルゴリズムや基本的なプログラミング方法を学習する。
この講義を通して、数値解析基礎・演習Aで修得した基本的なプログラミングの技術を応用してある程度実用的な数値解析のアルゴリズムを理解し，基本的な解析が可能なプログラムを作成出来るようになることを目指す。
到達目標
この講義を履修することで下記の到達を目指す：
(1) プログラミングのための基本文法を理解する
(2) 研究・開発の現場で必要となる主な数値解析法のアルゴリズムを習得する
(3) 自らのニーズに合わせて現象を数値解析するための基本的なプログラムを作成できるようになる。
(4) 最適化（線形計画法や非線形計画法）や統計的推論（リサンプリング等）の基本概念とアルゴリズムを理解して実装し，具体的な問題に対応することができるようになる。
キーワード
数値解析、アルゴリズム、Fortran、プログラミング、最適化、統計的推論
学生が身につける力
- 専門力
- 教養力
- コミュニケーション力
- 展開力 (探究力又は設定力)
- 展開力 (実践力又は解決力)
授業の進め方
学術国際情報センターの端末を用いてプログラミングの基礎やアルゴリズムについて講義と演習を織り交ぜながら学習する。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 講義：線形計画法（シンプレックス法） | 線形計画法（シンプレックス法） |
| 第2回 | 演習：線形計画法の実装 | シンプレックス法の実装 |
| 第3回 | 講義：非線形計画法（勾配法、ニュートン法等） | 非線形計画法 |
| 第4回 | 演習：非線形計画法の実装 | 非線形計画法（勾配法、ニュートン法等）の実装 |
| 第5回 | 講義：統計的推論（ブートストラップ法等） | 統計的推論（ブートストラップ法等） |
| 第6回 | 演習：統計的推論の実装 | 統計的推論の実装 |
| 第7回 | 演習：最終課題・質問等 | 最終課題の実装と質疑等 |
準備学修(事前学修・復習)等についての指示
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する 予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
なし
参考書、講義資料等
講義資料等は必要に応じて講義前にT2SCHOLAを通して配布する。
また、以下の書籍を推奨するが授業では用いない。
金谷 健一：これなら分かる最適化数学: 基礎原理から計算手法まで、共立出版、2005
小西 貞則・越智 義道・大森 裕浩：計算統計学の方法―ブートストラップ・EMアルゴリズム・MCMC (シリーズ予測と発見の科学 5)、朝倉書店、2008
成績評価の方法及び基準
各演習のレポートによって総合的に評価する。
関連する科目
- CVE.M301 ： 数値解析基礎・演習A
- CVE.M302 ： 応用数値解析・演習
履修の条件・注意事項
基本的なプログラミング言語の文法を理解して簡単なプログラムを自分で書くことができること。CVE.M301「数値解析基礎・演習A」を履修しているかそれと同等レベルのプログラミングについての理解を有していること。
本学の教育用計算機システムを用いて講義・演習を実施するが，受講生の個人所有のPCに計算環境をインストールして受講することも可能。ただし、新型コロナウィルスの再流行などにより、オンラインで開講することとなった場合は、個人所有のPCを用いて演習をせざるを得ない。そのような状況下では、Windows、MacOS、Linux等のOSがインストールされたPCを所有していなければ履修できないので、注意すること。