|
Teacher name : HASEGAWA Kenji
|
開講年度
2026Year
開講学期
Second Semester
科目名
Elementary Differential Equations
授業種別
Lecture
科目名(英語)
Elementary Differential Equations
授業情報(授業コード・クラス・授業形態)
A0201196 Elementary Differential Equations
担当教員
HASEGAWA Kenji
単位数
2.0Credits
曜日時限
Tue.2Period
キャンパス
Hachioji Campus
教室
02-214講義室
学年
カリキュラムにより異なります。
学位授与の方針
1 基礎知識の修得 80 %
2 専門分野の知識・専門技術の修得 0 % 3 汎用的問題解決力の修得 20 % 4 道徳的態度と社会性の修得 0 % 具体的な到達目標
1.変数分離形の微分方程式が解ける。2.同次形または1階線形のような変数分離形に変換できるものや完全形のような解法が確立している1階微分方程式が解ける。3.2階以上の線形の微分方程式が解ける。
受講にあたっての前提条件
以下の科目を理解している、あるいは受講していることが必要です。環境化学科、機械理工学科、建築学部以外の学生で所属学科に同じ内容を含む科目がある場合は受講できません。先進工学部微分及び演習、積分及び演習、偏微分及び演習、重積分及び演習(2021年以前入学者は微分、積分、偏微分、重積分)建築学部微分積分Ⅰ・Ⅱ
授業の方法とねらい
本科目では、微分積分学の発展の一つである微分方程式を学習する。微分方程式は、物理学、生物学、工学のみならず、経済学などの社会科学においてもモデル化の基本的手法として用いられており、その解となる関数を求めることができれば、将来の現象を予測することが可能となる。現象の解析方法としてはコンピュータによる数値計算もあるが、本科目では1年次に学習した微分積分を基礎として、解析的に解を求める求積法を中心に解説する。前半では、求積法が適用しやすい1階微分方程式を分類し、それぞれの型に応じて変形を行い、積分計算によって解を求める方法を学ぶ。後半では線形に限定するが、線形性を利用して2階以上の微分方程式を解く方法を修得する。
AL・ICT活用
Support for self-learning using ICT
第1回
授業形態
遠隔(オンデマンド)
事前学習
KU-LMSの使い方を確認する。
2時間
授業内容
ガイダンス:
KU-LMSからダウンロードしたスライドを視聴して本科目のねらいや受講方法などを理解する。初回の対面授業前に必ず受講すること。 事後学習・事前学習
微分及び演習、積分及び演習または微分積分Ⅰの復習をすること。
教科書第1章と第2.1.1〜2.1.2節をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第2回
授業形態
対面
授業内容
変数分離形と一般解・特殊解:
1階微分方程式の変数分離形の特徴を理解し、積分で解を求める。また微分方程式の解は任意定数を含む一般解で求まり、初期条件を追加することで任意定数が特定される特殊解になることを理解する。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第2.2節をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第3回
授業形態
対面
授業内容
同次形:
同次形を変数分離形に変形して解を求める。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第3.1節をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第4回
授業形態
対面
授業内容
1 階線形:
変数分離形である斉次形を解いてから定数変化法で非斉次形を解く。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第3.2.1節と第3.2.2節例3.8をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第5回
授業形態
対面
授業内容
ベルヌイの微分方程式とリッカチの微分方程式:
ベルヌイの微分方程式とリッカチの微分方程式を変数分離形や1階線形に変換して解く。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
偏微分及び演習または微分積分Ⅱで習う偏導関数の計算を復習すること。 教科書第4.1節をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第6回
授業形態
対面
授業内容
完全形:
完全形の1階微分方程式を積分を用いて解く。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第4.2節をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第7回
授業形態
対面
授業内容
積分因子:
完全形でない1階微分方程式に積分因子を乗じて完全形に変形して解く。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第6.1節から第6.2.2節例6.2までをよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第8回
授業形態
対面
授業内容
斉次2階線形微分方程式の基本解:
基本解から一般解が求まることを理解し、基本解が指数関数になる定数係数斉次2階線形微分方程式を解く。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第6.2.2節をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第9回
授業形態
対面
授業内容
定数係数斉次2階線形微分方程式:
特性方程式の解から全ての定数係数斉次2階線形微分方程式の基本解と一般解を求める。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第6.2.3節をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第10回
授業形態
対面
授業内容
変数係数斉次2階線形微分方程式:
変数係数の斉次2階線形微分方程式の基本解と一般解を求める。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第6.3節をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第11回
授業形態
対面
授業内容
非斉次2階線形微分方程式:
基本解を用いて非斉次2階線形微分方程式の特殊解と一般解を求める。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第7.1〜7.2節をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第12回
授業形態
対面
授業内容
定数係数斉次高階線形微分方程式の基本解:
特性方程式の解から3階以上を含む定数係数斉次高階線形微分方程式の基本解と一般解を求める。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第7.3.1節から第7.3.2節例7.8までをよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第13回
授業形態
対面
授業内容
定数係数非斉次高階線形微分方程式と記号解法:
記号解法を用いて非斉次項が整関数(多項式関数)である定数係数非斉次高階線形微分方程式の特殊解を求める。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
教科書第7.3.2節をよく読み問題を解いておくこと。 4時間
第14回
授業形態
対面
授業内容
記号解法と指数関数:
記号解法と指数関数の関係を利用して非斉次項が指数関数と整関数(多項式関数)の積である定数係数非斉次高階線形微分方程式の特殊解を求める。スライドを用いた解説後、演習問題を解き答案を提出する。 事後学習・事前学習
解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認すること。
全ての授業内容を復習すること。 4時間
第15回
授業形態
対面
授業内容
学修到達度の確認(授業内試験)
事後学習
学期末筆記試験で解けなかった問題の解き方を教科書やスライドで確認して解けるようにしておくこと。
2時間
成績評価の方法
学期末筆記試験の得点が100点満点中60点以上であれば、GradeはC以上の合格とする。A+およびAの評価は、学期末筆記試験の得点のみにより決定する。授業中に解かせた演習問題の解答状況および受講姿勢を総合して平常点を付与し、これによりB以下の範囲でGradeを引き上げることがある。また、学期末筆記試験の得点が60点に若干満たない場合でも、平常点を考慮してD以上とすることがある。ただし、他人の解答を模写した、または模写させたと判断される答案、あるいは生成AIを利用したと判断される答案は無効とする。また、教科書および授業スライド以外の資料を用いて解答した場合は、出典を明記し、該当ページの画像を授業後に提出させる。なお、私語が多いなど受講態度が著しく不適切である場合や、授業と無関係な画面をパソコンで閲覧する受講生が多数見られる場合には、クラス全体の平常点を無効とし、試験の得点のみで成績評価を行うことがある。
受講生へのフィードバック方法
授業中に解かせた問題の正解をKU-LMSにアップロードし、採点した答案を授業時に返却して口頭により解説する。
教科書
牧野潔夫・長谷川研二・高木悟「理工系のための微分方程式」 培風館
訂正情報はhttp://www.ns.kogakuin.ac.jp/~ft10058/seigohyou_deq.pdf 参考書
長谷川研二 他「理工系のための微分積分」[改訂版] 培風館(1年次の微分積分の教科書)
オフィスアワー
火曜日13:00〜14:00(八王子校舎1E-313数学研究室)
メール(ft10058@g.kogakuin.jp)での相談も可 受講生へのメッセージ
実務家担当科目
Not applicable
実務経験の内容
教職課程認定該当学科
Not applicable
その他の資格・認定プログラムとの関連
関連する科目でない
教育課程コード
Ⅱ2b/Ⅲ2c/B2c
教育課程コードの見方【例】 Ⅰ2a(Ⅰ…Ⅰ群、2…2年配当、a…必修) ※ a : 必修 b : 選択必修 c : 選択 ※複数コードが表示されている場合には入学年度・所属学科の学生便覧を参照のこと
|