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授業目標 |
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本科目では、典型的な微分方程式を解けるようになることを目標とします。具体的には以下を目標とします。(1)微分方程式の基礎概念と一般解法を理解すること。(2)ラプラス変換を用いた微分方程式解法を理解すること。(3)フーリエ級数とフーリエ変換を用いた微分方程式解法を理解すること。
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2. |
授業概要 |
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本科目では、以下の項目について学習します。(1) 微分方程式の基礎概念と一般解法(微分方程式の種類、変数分離形の微分方程式、線形微分方程式、微分方程式解法の種類、記号法、ベキ級数解、近似解、等)。(2) ラプラス変換を用いた微分方程式解法(無限積分、広義積分、特殊関数、ラプラス変換、ラプラス変換の基本法則、ラプラス逆変換、ブロムウィチ積分、微分方程式解法への応用、等)。(3) フーリエ級数・フーリエ変換を用いた微分方程式解法(フーリエ級数、フーリエ変換、フーリエ逆変換、パーセバルの等式、熱伝導方程式、微分方程式解法への応用、等)。
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3. |
準備学習(授業時間外の学習) |
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本科目では、微分積分の基礎知識及び複素数に関する基礎知識を仮定します。これら内容について復習しておいてください。復習のための参考書として、高等学校「数学Ⅲ」の教科書および以下を挙げておきます。参考書:田代嘉宏(著)『工科の数学 微分積分』森北出版。また、各回において、LMS上で小テストを実施します。各回の授業後にこの小テストを受験して下さい。
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4. |
授業計画 |
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1. イントロダクション: 微分方程式とは・微分積分の復習 2. 微分方程式の基礎(1): 変数分離形の微分方程式・1階微分方程式 3. 微分方程式の基礎(2): 線形微分方程式 4. 微分方程式の基礎(3): 記号法 5. 微分方程式の基礎(4): ベキ級数解・近似解 6. ラプラス変換(1): ラプラス変換とは・中間試験1 7. ラプラス変換(2): 広義積分・無限積分・特殊関数 8. ラプラス変換(3): ラプラス変換の基本法則 9. ラプラス変換(4): ラプラス逆変換・ブロムウィチ積分 10. ラプラス変換(5): ラプラス変換の微分方程式解法への応用 11. フーリエ解析(1): フーリエ級数・フーリエ変換とは・中間試験2 12. フーリエ解析(2): 周期関数の基礎・フーリエ級数 13. フーリエ解析(3): フーリエ変換・フーリエ逆変換 14. フーリエ解析(4): フーリエ級数とフーリエ変換の微分方程式解法への応用 15. 発展的話題・まとめ・期末試験
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5. |
成績評価の方法、基準 |
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期末試験(30パーセント、受験必須)、中間試験(20パーセント)および小テスト(50パーセント、LMSで実施)により成績を評価します。
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6. |
使用テキスト及び使用教材 |
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使用教材: LMS上に教材(ビデオ教材、スライド、その他学習資料)を提示します。 参考書: 田代嘉宏(著)『応用解析要論(応用数学要論シリーズ別巻)』森北出版。 石村園子(著)『やさしく学べる ラプラス変換・フーリエ解析』共立出版。
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7. |
その他 |
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授業ではLMSを使用します。
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