計算数理演習/数理情報学I演習(2011夏)

2011年 4月8日

計算数理演習(数学科) 金3限

数理情報学I演習(基礎科学科) 金3限

担当：齊藤宣一(さいとうのりかず)
※数理科学研究科には「斉藤先生」が4人いますので注意して下さい．
研究室：数理科学研究科(5階553室)
Tel & Fax: 03-5465-8341(研究室)
norikazu[AT]ms.u-tokyo.ac.jp ([AT]は@に置き換えてください)
TA：鍛冶匠一(D3)，柏原崇人(D1)，周冠宇(M2)，竹川洋都(M1)

場所

情報教育棟・中演習室3(E38)

授業日程

4/8, 4/15, 4/22, 5/6, 5/13, 5/20, 5/27, 6/3, 6/10, 6/17, 6/24, 7/1, 7/8, (予備：7/15, 7/22)

授業の目標と概要

計算数理Iまたは数理情報学Iの内容に沿った課題について，受講生が自ら作成したプログラムやソフトウエアなどを用いて，計算実習を行い，計算結果や考察をレポートにまとめる．プログラミングそのものやソフトウエアの利用は，原則として自習とし，何を利用するのかも受講者の自由とするが，必要に応じて，教員とTAが指導や助言を行う．

講義の進め方

本講義は、学習管理システムCFIVEを用いて行います。
まずは、受講者各自で受講者登録をして下さい。

Webブラウザで、 CFIVE(https://cfive.ecc.u-tokyo.ac.jp/cfive/) にアクセスし、ログインをする（ユーザ名とパスワードは教育用計算機システムと同じ）。
CFIVE の「コース選択」機能の「履修可能なコース」画面より、数学科の学生は「計算数理演習」に、基礎科の学生は「数理情報学I演習」に登録をする。
4月22(金)にECCSの継続処理が行われ，アカウントが変更されます。したがって，4/22(金)以降に，再度CFIVEへの登録を行って下さい．

講義時間中（あるいは各自の自習時間に），CFIVEの該当講義のページにアクセスし，『課題』にある「課題n」を確認して下さい(nは課題の番号)．そこには，課題の内容，提出期限が示してあります．そして，期限までに課題に対するレポートを作成し，CFIVEの『課題』にあるレポート登録機能を用いて，レポートを提出して下さい．
課題に対するレポートがすべて提出され，かつ(良し悪しはともかく)課題で要求した計算ができていれば，成績は「可」となります．あとは，レポートの良し悪しに応じて「良」，「優」となります(あとでもう少し詳しく説明します)．
レポートの提出期限は，かなり余裕をもって設定しますので，かならずすべて提出して下さい．
出席は取りません．
プログラムの記述・実行等に関わる技術的な質問は，原則として，授業時間中に，教員かTA(か友人)に聞いて下さい．
『掲示板』機能の活用を歓迎します．何かの問題・困難を自分で解決した場合，あるいは質問して解決した場合に，それを掲示板に書き込んで，他の受講生と共有することを勧めます．あるいは，自分で持った疑問や問題意識を，掲示板で投げかけてみても面白いでしょう．(ただし，繰り返しますが，技術的な質問は，原則として，授業時間中に口頭で行って下さい．)
課題の遂行とレポート提出については，別に詳しく述べます．
学生用マニュアル(http://cfive.itc.u-tokyo.ac.jp/doc/for_Learner.pdf) も確認しておいて下さい．

課題の遂行とレポート提出時の注意

課題に示された計算をする際には，どのようなプログラミング言語を利用しても良いし，どのようなソフトウエアを利用しても結構です．ただし，何を利用したのかについては，その都度レポートに明示して下さい．
とはいえ，標準的には，C言語，C++，Fortran, JAVAなどのプログラミング言語を用いて，プログラミングし，必要があれば，gnuplotやエクセルを使って，グラフなどを作ると良いでしょう．
何を使って良いかわからない人は，C言語の利用を勧めます．『教材』に「C言語一夜漬け」という資料があります．面倒でも，これらの資料にある例題をすべてこなしてから，本格的にこの授業の課題に取り組んだ方が，良いでしょう．「急がば回れ」です．
サンプルプログラムを示す場合には，C言語を使います．
Mathematica, Matlab, Scilabや Octaveの利用も歓迎します．しかし，すべてをこれらで行うというよりは，部分的な活用を勧めます．(良い使い方を見つけたら『掲示板』共有して下さい．)
レポートの構成は次のようにして下さい：
1. (自分であらためて)問題の説明
2. 計算のために作成・使用したプログラムやコマンドなど．(できれば簡単な説明も．)
3. 計算結果のまとめ
4. 考察
レポートは次のように採点します：
- A: Bに加えて，レポートが読みやすく，説得力がある
- B: Cに加えて，理論的な結果との比較をしたり，異なる条件下での計算と比較したりすることにより，計算結果の意味づけを行っている
- C: 課題で要求された計算がきちんとできている．最低限の考察も含まれている
- D: 課題で要求された計算が一応できている
すべての課題でDの評価の場合，成績は「可」となります．なお，採点は，教員とTAの合議に基づきます．
レポートは電子ファイルでレポート登録機能を通じて提出されたもののみを受け付けます．また，紙媒体にプリントアウトしたものは受け付けません．
電子ファイルは，PDF形式***.pdfのみ受け付けます．
例えば，課題3に対するレポートのファイル名はnn123456_3.pdfなどとして下さい．nn123456は自分のECCSユーザ名です．もし，すでに提出したレポートを差し替えたいときには，古いものを削除せずに(できない？)，新しくnn123456_3a.pdfというファイルを作成し，登録して下さい．さらに修正したいときには，nn123456_3b.pdf，nn123456_3c.pdfなどとして下さい．一番新しいファイルのみを採点します．
提出ファイル名あるいはファイルを保存するフォルダ名に日本語を用いると，課題提出ができない場合があります．
参考資料一覧(『教材』のところにあります)

教育用計算機システムにおける数値計算の第一歩
C言語一夜漬け
LaTeX簡易入門

なお，本講義はプログラミングの講義ではありませんので，良いプログラムを書く必要はありません．課題の計算ができていれば良いのです．せっかく書くのだからということで，あまりに凝ったもの・精錬されたものを作ろうとすると，本来の目的から遠ざかることにも成りますので，注意して下さい．特に，入出力部分を工夫して，いろいろな計算ができるようなプログラムを作っても，結果としてあまり役に立たないことも多いのです．(なんでもできるは，なにもできない，と表裏一体？)一つの目的に対して一つのプログラムを作成するのが，結局は，近道です．

本格的に課題に取り組む前の準備(4/8,15,22)

課題1と課題2は，今後の準備のための課題であり，提出がなされれば自動的にAを付けます．
本格的に評価の対象となる課題は，課題3以降です．課題3の提示は，第3回目の授業の終了後に行います(もし，皆さんの準備が順調なら，第3回目の授業前に提示するかも知れません)．
したがって，第1〜3回の演習(4/8,15,22)は，今後の課題を本格的に行うための準備にあてます．特に，次の項目を各自でチェックして，確実にクリアして下さい：
1. CFIVEにログインできているか？課題を確認できているか？教材を入手できるか？掲示板を利用できるか？
2. どのプログラミング言語を使用するか？使い方や文法を知っているか？参考書や参考Webはあるか
3. グラフを描画できるか？gnuplot(あるいはエクセル)を利用できるか？図をファイルに出力できるか？
4. LaTeXは使えるか？グラフを張り付けられるか？
この4つの準備がすでにできている人は，第4回目の授業から出席すればOKです．
なお，検索してみればいくらでも参考Webサイトが見つかります．良いサイトを見つけたら，『掲示板』などで，皆と共有して下さい．

参考書

戸川隼人：ザ・C[第3版]，サイエンス社，2007年，1,800円
戸川隼人：ザ・C++，サイエンス社，1993年，1,900円
戸川隼人：ザ・FORTRAN 77，サイエンス社，1986年，1,408円
戸川隼人：ザ・Fortran 90/95，サイエンス社，1999年，1,750円
戸川隼人：ザ・数値計算リテラシ(C & FORTRANによる)，サイエンス社，1997年，1,480円
皆本晃弥：C言語による数値計算入門，サイエンス社，2005年，2,400円
菊地文雄・山本昌宏：微分方程式と計算機演習，山海堂, 1991年(絶版)．