数値計算

コンピュータを用いて数値的に問題を解くときに必要となる,いくつかの基本的な数値計算アルゴリズムを講義する.常微分方程式の数値解法,連立一次方程式,射影,有限要素法等に関するアルゴリズムの構成,特徴,使い方を説明する.実際にプログラミング言語でプログラムを書き,アルゴリズムを理解し,運用することを目指す.


第1週 4/ 7数値計算とは 解析解,数値解
第2週 4/14MATLAB 行列とベクトル,常微分方程式,グラフ,パラメータの引き渡し
第3週 4/21常微分方程式 常微分方程式の標準形,状態変数,ルンゲ・クッタ法
第4週 4/28常微分方程式 ルンゲ・クッタ・フェールベルグ法,制約,制約安定化法
第5週 5/12連立一次方程式 LU分解,ピボット型LU分解
第6週 5/19連立一次方程式 ピボット選択型LU分解,コレスキー分解
第7週 5/26射影 射影行列,グラム・シュミットの直交化,QR分解
第8週 6/ 2補間 区分線形補間,スプライン補間
第9週 6/ 9確率的アルゴリズム 乱数,一様乱数,正規乱数
第10週 6/16確率的アルゴリズム モンテカルロ法
第11週 6/23有限要素法(一次元) 形状関数,剛性行列,ビームの静的変形
第12週 6/30有限要素法(一次元) 慣性行列,ビームの動的変形
第13週 7/ 7有限要素法(二次元) 2D/3D変形,2D/3D慣性行列,2D/3D剛性行列
第14週 7/14有限要素法(二次元) ラグランジュの運動方程式,動的シミュレーション

参考資料
第1週    数値計算とは MATLAB のインストール
第2週    MATLAB サンプルプログラム
第3, 4週    常微分方程式 サンプルプログラム
MATLABによる常微分方程式の解法
第5, 6週    連立一次方程式 サンプルプログラム
第7週    射影 サンプルプログラム
第8週    補間 サンプルプログラム
第9, 10週 確率的アルゴリズム サンプルプログラム
第11, 12週    有限要素法(一次元) サンプルプログラム
サンプルプログラム(クラス使用)
第13, 14週    有限要素法(二次元) サンプルプログラム
サンプルプログラム(クラス使用)


サンプルプログラム    サンプルプログラム(クラス使用)


評価
小テスト,レポート

教科書
機械システム学のための数値計算法 — MATLAB版 —
平井 慎一
コロナ社 ISBN 978-4-339-06119-2

参考書
Linear Algebra and Its Applications
Gilbert Strang
Thomson Learning ISBN 0-15-551005-3
(訳書)ストラング:線形代数イントロダクション
松崎,新妻 訳
近代科学社 ISBN 978-4764904057

[教育]