【授業の目的】
・専門数学Iとともに、電気・電子通信における幅広い応用分野を視野に据え、そこで多用される数学の基礎を学び、高学年での専門教育科目履修への基礎学力の習得を目的とする。 ・「空間」の中の物理量の変化(分布)に関する数学を学ぶことを目的とする。 ・電磁気学等で大切な、スカラ量とベクトル量、「場」の表し方、ベクトル解析を学び、その概念について学習することを目的とする。
【授業の到達目標】
1)ベクトル:スカラ量とベクトル量を明確に区別して表現できる。【知識・理解】 2)単位ベクトルの定義を理解し、単位ベクトルを使ってベクトルを表すことができる。【知識・理解】 3)ベクトルの演算:ベクトルの概念を理解し、ベクトルの四則演算ができる。【知識・理解】 4)座標系:空間の1点、及びベクトル場を3種類の座標系でそれぞれ表すことができる。【知識・理解】 5)重積分:スカラ場とベクトル場の線積分、及び面積分、体積積分の概念を理解し、計算できる。【知識・理解】 6)微分演算:場の微分演算(勾配、発散、回転)ができる。【知識・理解】 7)積分定理:ガウスの定理とストークスの定理の概念を理解し、計算できる。【知識・理解】
【授業概要(キーワード)】
ベクトル、単位ベクトル、スカラ積・ベクトル積、ベクトル関数、座標系、スカラ場、ベクトル場、場の積分、場の微分、ベクトル解析、勾配、発散、回転、積分定理
【科目の位置付け】
この科目は、情報・エレクトロニクス学科のカリキュラム・ポリシーの1.(1)に対応している。 この科目の基礎となる科目:微分・積分(高校、大学初学年の微分・積分学) この科目を基礎とする科目:電磁気学、電子物性、半導体工学等
【授業計画】
・授業の方法
・授業では、物理的なイメージが把握しやすいように概念・考え方の丁寧な説明に留意し、例題を示す。 ・学生の理解を確認するための小テストを実施する。
・日程
第1回目:ガイダンスとベクトルの復習、座標系 第2回目:ベクトルの内積・外積 第3回目:ベクトルの微分 第4回目:ベクトルの積分 第6回目:スカラー場と勾配 第7回目:ベクトル場の発散 第8回目:ベクトル場の回転 第9回目:中間試験とまとめ 第10回目:線積分 第11回目:面積分 第12回目:積分定理(ガウスの定理) 第13回目:積分定理(ストークスの定理) 第14回目:ベクトル解析と電磁気学 第15回目:期末テストとまとめ
【学習の方法・準備学修に必要な学修時間の目安】
・受講のあり方
・新しい概念や考え方が、毎回数多く出てくるので授業について行くのは容易でないが、不明な点は自分で考えた後、質問するなど積極的な姿勢で授業に臨んでもらいたい。 ・授業の最初に前回の授業の理解度を評価するための小テストを実施するので,テキストとノートに目を通して内容の理解に努めるように。
・授業時間外学習(予習・復習)のアドバイス
一般に大学の授業では授業時間のみでの理解には限界があるので、復習は大変重要である。数学の知識にも個人差があるので、各自不明な点についてはわかる所まで戻るのが近道である。場合によっては、高校の教科書に戻ることも重要である。自分で積極的に調べることが大切で、インターネットでの検索は便利であるが、できる限り図書館を利用し、調査方法も含めて広い知識を身に着け、理解を深めてほしい。
【成績の評価】
・基準
(1) スカラ量とベクトル量を明確に区別して表現できることを合格の基準とする。 (2) 単位ベクトルの定義を理解し、単位ベクトルを使ってベクトルを表すことができることを合格の基準とする。 (3) ベクトルの概念を理解し、ベクトルの四則演算ができることを合格の基準とする。 (4) 空間の1点を3種類の座標系でそれぞれ表すことができることを合格の基準とする。 (5) スカラ場とベクトル場の線積分、面積分、体積積分の概念を理解し、計算できることを合格の基準とする。 (6) 「場」の微分演算(勾配、発散、回転)ができることを合格の基準とする。 7)積分定理:ガウスの定理とストークスの定理の概念を理解し、計算できることを合格の基準とす。
・方法
中間テスト40点満点、期末テスト40点満点、小テスト20点満点、 総合評価100点満点、単位認定は総合評価が60点以上とする。
【テキスト・参考書】
テキスト:長谷川正之・稲岡毅 共著、「ベクトル解析の基礎」(森北出版) 参考書:高木浩一 他 共著、「大学1年生のための電気数学-電気回路・電磁気学の基礎数学」(森北出版)
【その他】
・学生へのメッセージ
2年次以降で学習する専門科目の基礎固めなので新しいことが多く、是非、毎回復習して習得することを薦める。わからないことは自ら積極的に取組んで、理解を深めて、自分の将来や目標にアプローチして欲しい。
・オフィス・アワー
場所:工学部7号館129号室、電話:0238-26-3304、e-mail: narita@yz.yamagata-u.ac.jp 時間:上記に電話あるいはメールしアポイントをとること。
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