徳島文理大学

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徳島文理大学短期大学部

【科目名】    工業数学B

科目番号34521担当教員名牛田 明夫単位2単位
科目群専門必修・選択選択開講期前期 対象年次2年
授業概要
(授業目的・方針 等) 力学系や電気磁気学を体系的に理解するためにはスカラー場、ベクトル場の概念が必要となる。ここでは、微分積分学の続論としてベクトル解析について学習する。まず、基礎となるベクトルの内積・外積を理解し、ベクトル関数、スカラー場とベクトル場、ベクトルポテンシャル、線積分と面積分等の講義を演習を中心に進める。
到達目標
授業計画授業形態授業時間外学習
【1】スカラーとベクトル  スカラーとベクトル、ベクトルの対等、ベクトルの大きさ、1次従属・独立、位置ベクトル  
【2】ベクトルの解析的表示と演算  ベクトルの解析的表示(左手系、右手系)、ベクトルの内 積、ベクトルの外積 (演習)  
【3】ベクトルの内積、外積の応用  スカラー三重積、ベクトル三重積、直線の方程式、平面の方程式、平面ベクトル(演習)  
【4】ベクトル関数の微分と積分  ベクトル関数の連続性、ベクトル関数の微分・積分  
【5】空間曲線のパラメータ表示  接線ベクトル、曲線の長さ、曲線のパラメータ変更と曲線の向き、つるまき線の長さ、例題  
【6】弧長による曲線のパラメータ表示  曲率、主法線ベクトル、従法線ベクトル、例題 演習  
【7】弧長による曲線のパラメータ表示  接触平面、法平面、展直平面、質点の運動 演習  
【8】曲面のパラメータ表示  3次元空間の表示例、曲面の接平面、曲面の法線ベクトル、球面のパラメータ表示例、演習  
【9】曲面上の曲線の長さ、曲面の面積  曲面の素線と曲線の長さの計算法、曲面の面積計算、球面の面積、ドーナツ面の面積、演習  
【10】スカラー場とベクトル場  定義、ベクトル場の流線、平面上のベクトル場、電気力線、ベクトル場と流線の計算例、力学系における安定性との関   係、演習  
【11】スカラー場の勾配  勾配(Gradient)ベクトル、勾配ベクトルと接平面、勾配ベクトルと法線ベクトル、演習  
【12】スカラー場の方向微分係数  方向微分係数、法線微分係数、スカラーポテンシャル、スカラーポテンシャルの求め方、演習  
【13】ベクトル場の発散と回転  ベクトル場の発散、ベクトル場の回転、ラプラスの方程式、工学におけるベクトルの発散と回転の解釈  
【14】まとめ (ベクトル、ベクトル関数、スカラー場とベクトル場)の重要な箇所を復習する。また、まとめのプリントを配布  
【15】期末試験  
評価方法
小テスト、期末試験、出席日数
教科書
教科書 演習と応用 ベクトル解析 寺田文行 福田隆 サイエンス社 1,700円
参考図書
備考