【授業の目的】
この講義では、工学の様々な方面で応用されている、ラプラス変換、フーリエ係数及びフーリエ級数, さらに, フーリエ変換について学ぶ。ラプラス変換とその逆変換の計算を学び、応用としてラプラス変換を用いた微分方程式の解法を学ぶ。 また、フーリエ級数とフーリエ係数の計算を学び、応用として偏微分方程式の解法を学ぶ。さらにフーリエ変換、フーリエ逆変換およびフーリエ反転公式を学ぶ。
【授業の到達目標】
(1)フーリエ級数を求められるようになる. (2)フーリエ級数の性質を利用する問題を解けるようになる. (3)フーリエ変換を求められるようになる. (4)フーリエ変換の性質を利用する問題を解けるようになる. (5)フーリエ級数・フーリエ変換を用いて偏微分方程式を解けるようになる. (6)ラプラス変換・ラプラス逆変換ができるようになる. (7)ラプラス変換を用いて常微分方程式を解けるようになる.
【授業概要(キーワード)】
フーリエ係数、フーリエ級数、フーリエ変換、フーリエ逆変換、ラプラス変換、ラプラス逆変換、微分方程式
【科目の位置付け】
工業数学の基礎となる科目であり、高校の数学、大学2年次の数学I,数学IIからの発展。 (情報・エレクトロニクス学科) CP1(1),DP2に対応する。 (機械システム工学科) CP1 DP1および学習教育到達目標の(A)に対応する。
【授業計画】
・授業の方法
各講義時間の最初に前回の内容を復習し、必要事項を説明した後で、関連したテキストの例題を実際に解いて、計算方法を学びます。 また、その日の例題に関連した問題を課題として課します。 (WebClassの利用は担当者の指示にしたがってください。)
・日程
以下の各項目を平均2,3週で扱います. ○周期関数と直交性、 ○ラプラス変換とラプラス逆変換、 ○ラプラス変換を用いた微分方程式の解法、および中間試験 ○フーリエ係数とフーリエ級数 ○フーリエ変換とフーリエ逆変換、および期末試験 (詳しい日程は、第1週の講義時の担当者の説明にしたがってください。)
【学習の方法】
・受講のあり方
出席者は全員勉学の意志があるものとみなしますので、他の受講者の迷惑になるような行為は謹んでください。
・授業時間外学習へのアドバイス
復習では前回学んだ内容をしっかりと理解し、思い出しておいてください。 予習は、次に何を学ぶのかは眺める程度で構いませんので、復習に力を入れてください。 前回までの内容が理解できていなければ,当然次の内容も分からなくなります。 講義に関連するテキストの演習問題をたくさん解いてください。 分からない箇所は、 WebClass, 修学支援TA, オフィスアワーなどを利用して、解決してください。
【成績の評価】
・基準
授業概要(目標)に記載の項目について試験を行い、以下の基準を満足したものを合格とする。 毎回行う課題の評価30点、中間試験30点、期末試験の評価40点の点数配分として、合計100点満点のうち、総合評価で60点以上を合格とする。 但し中間、期末試験を受けなかった場合は単位認定をしない。
・方法
授業概要(目標)が達成されているかを確認し、毎時間行う小演習の評価と中間、期末試験の点数による評価を総合して60点以上を合格とする。
【テキスト・参考書】
石村園子、「やさしく学べるラプラス変換・フーリエ解析増補版」共立出版 978-4-320-01944-7
【その他】
・学生へのメッセージ
皆さんが大学で習う数学は,これまでに知られている典型的な手法ばかりです。 その様な方法を学ぶことが大切なことは言うまでもありません。 また、講義に臨んでは、着席しているだけで全てが理解できる訳ではないので、予習復習を怠らないこと。 この講義はただ出席しただけでは十分理解することは困難です。 予習、復習を十分に怠らないことが重要です。
・オフィス・アワー
毎週月曜日午後4時から5時まで、7号館2階7-213室
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