【授業の目的】
化学技術者に限らず,全ての技術者が身につけるべき重要な能力の一つが”数値と数式の取り扱い方”である。ここでは常微分方程式の意味の理解とその解き方を修得し,実際の化学および化学工学的な問題を微分方程式で表し,適切な境界条件下で解を得ることができるようにすることを目的とする。
【授業の到達目標】
この化学数学を履修した学生は, 1) 常微分方程式の解き方を習得し,一般解を得ることができる。【知識・理解,技能】 2) 化学,化学工学分野を中心とした問題を微分方程式で表現し,特殊解,数値解を得ることができる。【知識・理解,技能】 3) 解いた問題に関して,得た解を吟味することができる。【知識・理解,技能】
【授業概要(キーワード)】
微積分,常微分方程式,物質収支
【科目の位置付け】
この科目は物質化学工学科の学習・教育目標「(C)データ収集と解析および問題解決能力の育成」に対応する選択必修科目であり,教職免許科目(工業)に関係する。
【授業計画】
・授業の方法
授業とともにその内容理解のために演習も行う。
・日程
1週:イントロダクション(微分方程式とは(主に常微分方程式について説明)) 2-4週:一階微分方程式(変数分離形,同次形)の解法,5-6週:一階微分方程式(線形,ベルヌーイ形)の解法,7-8週:一階線形微分方程式の応用(物質収支による微分方程式の構築,初期条件,境界条件の使い方。),9-10週:一階微分方程式(高次形)の解法,11-13週:二階線形微分方程式の解法(同次形,非同次形),14-15週:総まとめ
【学習の方法】
・受講のあり方
演習問題に関係する内容の説明,解説は前回の授業において行うので問題は自らが積極的に手を動かし,設問に解答すること。 問題の解答は適宜ランダムに指名する。
・授業時間外学習へのアドバイス
指名された者が黒板に板書する場合があるので,前回の授業内容を復習し演習問題を予め解いておくことが必須である(演習問題は,前回授業にて配付)。 微分方程式の解法の修得には多くの問題を解いて慣れる必要があるので,積極的に復習すること。
【成績の評価】
・基準
演習課題(レポート)および期末試験の合計60点以上(100点満点)を合格とする。
・方法
演習課題および筆記試験の結果を総合し成績を決定する。 演習課題(レポート)3回 : 50点 期末試験 : 50点 合 計 :100点
【テキスト・参考書】
テキスト:寺田・坂田・斎藤 共著,サイエンスライブラリ演習数学=4「演習 微分方程式」,サイエンス社,1785円(本体1700円+税)大学生協で入手可。 この他に演習問題のプリント等を配布する。 参考書:小川・黒田・吉川共著,「化学工学のための数学」,数理工学社,2200円+税 寺田・坂田 共著,基本例解テキスト 微分方程式,サイエンス社,1450円+税 その他,一般教養および専門基礎科目の数学(特に微分積分に関するもの)で使用したテキストなど
【その他】
・学生へのメッセージ
一般教養科目の数学の単位を修得し,専門基礎科目の数学(特に微分積分に関するもの)を履修しておくこと。 質問は常時受けつけるが,オフィスアワーの利用が望ましい。
・オフィス・アワー
毎週金曜日16時~17時(3号館1210号室)
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