タイトル
時間割番号: 7022100701
応用数学
 
担当教員
内藤 雄志[Takeshi Naitoh]
開講学部等 データサイエンス学部 対象年次   単位数 2
開講時期 秋学期 開講曜時 木3 クラス  
ナンバリング DSIN23005
授業の目的と概要  
[授業形態]組合せ(初回などオンライン授業のみの週と、対面授業を実施の上講義資料と投影内容に関する資料をオンラインに掲載する週の組合せ形態。2回目以降、10月は、制限レベル0または1のときは原則対面授業を実施する予定。11月以降の予定については、10月下旬に適宜掲載する。)
[初回授業]DS学部の方針で抽選は9月30日に実施するため、初回(10月1日分)の内容は、9月29日の午後に、SULMSに講義資料などを掲載し、質問などはメールで受け付ける。初回は対面授業を行わない。
[講義資料]原則として毎週水曜日(授業予定日の前日)13時までに、SULMSに掲載する。対面
授業を行うときには、希望者にはその回の分を印刷したプリントを配布する。
[投影資料]対面授業において講義資料の解説のためにスクリーンに投影する内容について、ほぼ全てPDF化したファイルを、授業日にSULMSに掲載する。
[目的と概要]情報科学の様々な分野を学ぶ上で基礎となる離散数学の理論や手法に慣れることと、対象となる問題をどのように数学的に定式化するかについて学ぶことを目的とする。その為に、特にグラフ理論と線形代数の応用に関する理論や手法、および組合せ最適化に関する理論やアルゴリズムを中心に紹介する。
 
授業の到達目標  
例題で解説する数理モデルの作り方や取り扱い、さらに関連する問題を実際に解くことを通じて、組合せ最適化問題の定式化やアルゴリズム、グラフや行列を用いた分析手法の基本的な考え方を身につけることを目標とする。
 
授業計画  
第1回
 ガイダンス

第2回から第6回
 集合と直積、連立1次方程式の行列表現
 関係と行列表現
 重回帰分析と最小2乗法
 グラフの概念と行列表現
 距離行列、施設設置問題(センターとメディアン)
 最短経路を見つける問題

第7回から第11回
 2つのグループのマッチング問題
 凸多面体と連立1次不等式制約
 連立1次不等式制約の下での最適化問題(線形計画問題)
 最小費用で輸送する問題
投資計画問題と分散共分散行列
 整数で最適解を求めるタイプの問題の定式化

第12回以降 
 推移図の概念と推移確率行列の計算
 定常分布とGoogleのページランク
 ポアソン分布と指数分布
 待ち行列理論




 
事前学習・事後学習など授業時間外の学習  
毎回配布(オンラインの時はSULMSに掲載)する講義資料に例題と授業中に解く問題、さらに原則として、演習問題を掲載する。複数回にわたって使用される専門用語が少なからずあるので、次の回の授業までに実際に演習問題を解くことによって、定式化やアルゴリズムはもちろんのこと、問題に関する用語を復習しておくことが望ましい。なお、後述のように成績評価に直結する試験の問題群は演習問題の類題が中心になるとともに、演習問題として掲載されたタイプの問題はほぼすべて類題が試験に出題される。
 
成績評価の方法  
複数回の試験(レポートや小テストなど)によって評価する。
1回目の試験(レポート)は全体の約30%。2回目以降の試験(期末試験および授業時間内のテストを予定)は合計で全体の約70%。学期末試験は通常の筆記試験(対面型)、授業時間内のテストはオンラインでの実施を予定している。
 
成績評価の基準  
学期末試験、レポート、小テスト、いずれの試験も講義資料に掲載する演習問題と似たような問題を中心に出題する。
 
教科書  
 
参考書  
教材に関する補足情報  
SULMSに講義資料を掲載する。参考書は、講義資料に掲載する。
 
参考文献一覧  
必要に応じて授業やSUCCESSで指示する。
 
履修上の注意事項  
「線形代数への招待」を履修済みであることが望ましい。
 
キーワード(「実務経験のある教員による授業科目」は「実務経験」で検索)  
離散数学、グラフ理論、組合せ最適化、線形代数、確率行列、待ち行列理論
 
備考(実務経験の内容と授業との関連を含む)  
 
参照ホームページ  
 
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