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講義概要/Course Information

2020/04/28 現在

科目基礎情報/General Information

授業科目名 /Course title (Japanese)	機械知能システム学専攻基礎
英文授業科目名 /Course title (English)	Fundamental of Mechanical and Intelligent Systems Engineering
科目番号 /Code
開講年度 /Academic year	2020年度	開講年次 /Year offered	全学年
開講学期 /Semester(s) offered	前学期	開講コース・課程 /Faculty offering the course	博士前期課程
授業の方法 /Teaching method	講義	単位数 /Credits	2
科目区分 /Category	大学院専門教育科目 - 専門科目Ⅰ
開講学科・専攻 /Cluster/Department	機械知能システム学専攻
担当教員名 /Lecturer(s)	田中　繁、秋田　学、菅　哲朗
居室 /Office	本館513（田中）、西8-607（秋田）、東4-406もしくは305（菅）
公開E-Mail /e-mail	shigeru@uec.ac.jp, akita.manabu@uec.ac.jp, tetsuokan@uec.ac.jp
授業関連Webページ /Course website	Web Class（電磁気学）(2020 機械知能システム学専攻基礎 (力学パート)：菅担当部分【重要】本年度はオンラインとなる可能性があるので、力学パートについては必ずコース選択をお願いします。)
更新日 /Last updated	2020/03/31 14:59:11	更新状況 /Update status	公開中 /now open to public

講義情報/Course Description

主題および 達成目標 /Topic and goals	大学院生の基礎学力の定着と学習意欲の向上のために、数学・力学・電磁気学を主体とする講義と演習を行う。学部における関連科目の復習とその大学院での展開を概説し、大学院科目への橋渡しを行う。 In this course, lectures and exercises of mathematics, mechanics and electromagnetism are given to have graduate school students acquire basic academic skill and enhance motivation to learn further advanced subjects.
前もって履修 しておくべき科目 /Prerequisites	力学第一および演習，力学第二および演習
前もって履修しておくこ とが望ましい科目 /Recommended prerequisites and preparation	関数論，工学解析および演習，機械力学および演習，電磁気学第一，電磁気学第二
教科書等 /Course textbooks and materials	講義中に参考書を紹介するが、以下はその例である。Examples of text books: 数学関連 　後藤憲一他：数学演習（共立出版） 　東京大学教養学部統計学教室：自然科学の統計学（東京大学出版会） 　C.M. Bishop: パターン認識と機械学習 上・下（シュプリンガー・ジャパン） 力学関連 　小出昭一郎：　解析力学（岩波書店） 　H.Goldstein, C. Poole, J. Safko：古典力学（上）（吉岡書店） 電磁気学関連 　砂川重信　理論電磁気学（紀伊国屋書店）
授業内容と その進め方 /Course outline and weekly schedule	講義は、数学（５回）、力学（５回）、電磁気学（５回）で構成される。数学と力学については、毎回演習問題を出題し、その解答のレポート提出を求める。電磁気学については、レポート提出は求めないが、期末試験を実施する；The lecture course is composed of mathematics (5 weeks), mechanics (5 weeks) and electromagnetism (5 weeks). For mathematics and mechanics, students are required to submit reports to answer some questions given every week. For electromagnetism, instead of the submission of weekly reports, students need to take an examination at the end of the semester. 数学;mathematics （１）　　線形代数応用１：行列演算／対角化／固有値解析など;Applied Linear Algebra (1):　Matrix operation / Diagonalization / Eigenvalue analysis （２）　　線形代数応用２：最小二乗法／解空間の幾何学など; Applied Linear Algebra (2):  Least-square method / Geometry of solution space （３）　　解析学応用：多変量（ベクトル）の微分積分／関数行列／拘束条件付き最適化など; Mathematical Analysis Application: Vector differential and integral calculus / Function matrix / Optimization problem with a constraint condition （４）　　統計解析応用１：分散共分散行列／相関／正規分布とその性質など; Statistical Analysis Application (1):Variance-covariance matrix / Correlation matrix / Gaussian distribution （５）　　統計解析応用２：特異値分解／主成分分析と次元縮約など; Statistical Analysis Application (2):Singular value decomposition / PCA / Dimension reduction 力学: Mechanics 【重要】本年度はCOVID-19のためオンライン実施の可能性がある。Webclassの「2020 機械知能システム学専攻基礎 (力学パート)-菅-水2」のコースを受講し連絡を確認すること。 【IMPORTANT】This lecture may be conducted on line due to COVID-19. Please log-in a Webclass course entitled "2020 機械知能システム学専攻基礎 (力学パート)-菅-水2" and check notifications. （６）　　一般化座標による運動の表現: Expression of motions in generalized coordinates （７） 　Lagrangeの運動方程式の定式化: Lagrange equations of motion （８） 　変分法 – 汎関数の変分とEulerの方程式 -: Variational calculus - variation of functional and Euler equation （９） 　質点系の振動と最適解の導出 – 振動モードと変分問題 – : Vibration of system of particles - vibration mode and variational problems （１０）　剛体の運動 – Euler角による姿勢表現とコマの運動 -: Motion of rigid body - Expression of Euler angles and motions of a top 電磁気学; Electromagnetism: （１１）　Gaussの法則; Gauss's law （１２）　Maxwell-Ampereの法則；Maxwell-Ampere's law （１３）　Faradayの電磁誘導の法則；Faraday's law of electromagnetic induction （１４）　Gauge変換と自由空間の電磁波；Gauge transformation and electromagnetic waves in the free space （１５）　物質中の電磁場と電磁波の屈折・反射；Electromagnetic field in materials and refraction/reflection of electromagnetic waves
実務経験を活かした 授業内容 (実務経験内容も含む) /Course content utilizing practical experience
授業時間外の学習 （予習・復習等） /Preparation and review outside class	電磁気学については、復習を必ず行ってください。For electromagnetism, students necessarily review after every lecture.
成績評価方法 および評価基準 （最低達成基準を含む） /Evaluation and grading	数学と力学については、提出されたレポートを採点し、成績評価を行う。電磁気学については、期末試験を実施し、その結果に基づいて成績評価を行う; For mathematics and mechanics, evaluation is performed based on marked scores of reports. For electromagnetism, evaluation is performed based on the score of the examination. 数学に関しては、線形代数と多変量解析の基本的手法を身につけ、具体的な問題に適用できることが単位取得の必要条件である。 力学に関しては、「解析力学」の基本的手法を身につけ、具体的な問題に適用できることが単位取得の必要条件である。: A necessary condition for the acquisition of a credit is to understand the basics of analytical mechanics and be able to apply for some practical problems. 電磁気学に関しては、「Maxwell方程式」の意味を理解し、いくつかの典型的な電磁気現象の問題が解けるようになることが単位取得の必要条件である; A necessary condition for the acquisition of a credit is to understand the meaning of Maxwell’s equations and become able to solve typical problems of electromagnetic phenomena.
オフィスアワー： 授業相談 /Office hours	質問は随時受け付けるが、事前にアポイントを取ることが望ましい; Students can visit to ask questions any time, but making an appointment of the visit in advance is recommended.
学生へのメッセージ /Message for students	線形代数、解析、統計は全ての工学分野における基礎となるものです。確固たる基礎力を身につけると同時に、その応用範囲の広さを体感してください。（秋田）; Linear algebra and Statistical Analysis are the foundation for all engineering research field. Try to learn the basic skills and know the area of application range. 解析力学により見通しがすっきりする現象が多々あります。物理を解析する目を養ってください。:There are many phenomena which can be clearly understand through the help of the analytical mechanics. We encourage you to cultivate good "eyes" to analyze physics surrounding you. （菅） 電磁気学におけるMaxwell方程式は、自然界における電磁気現象を理解するときに役立つ基本方程式系です。この美しい理論がどのように構成されているのかを学び取ってください。（田中）; Maxwell's equations are a basic and useful set of equations to describe electromagnetic phenomena. Try to understand how the elegant mathematical theory is constructed.(Tanaka)
その他 /Others	電磁気学については、授業前にWeb Classから資料をダウンロードし、授業に持参してください。For electromagnetism, students are strongly recommended to download materials from the Web Class and bring them to the class.
キーワード /Keyword(s)	固有値，最適化，多変量解析，一般化座標系，Lagrangeの運動方程式，Euler方程式，可積分性，Maxwell方程式，Gauge変換，電磁波； Eigenvalues, Optimization, Multivariate analysis, Generalized coordinates, Lagrangian equations of motion, Euler equation, Integrability, Maxwell's equations, Gauge transformation, Electromagnetic waves