数理地学I 目次

 


平成23年度の授業の予習/宿題はこちらをご覧下さい。

平成23年度の出席状況/宿題提出状況はこちらをご覧下さい。

期末試験(2/2)は27番教室で行います。

実力判定テスト

グラフ用紙などがおいてあります。

教科書の正誤表

マクロリン展開の低次の項を用いた関数の近似[y=sin(x) y = ln(1+x)]について、どのくらいの近似が出来るかグラフを載せました。


地球環境科学で扱う数字はたいていの場合3桁か4桁で十分です。
πは普通 3.14 で十分です。
地球科学科のほとんどの学生は、計算によって数値が得られればよいのだと思います。
でも、その式を得るまでの過程が分からないと、間違って式を利用することもあります。
専門書に出ている理論や式を跡づけることが必要になることもあります。
専門書では式の導き方が逐一丁寧に書かれているとは限りません。
そんな時、抜けている部分を自分で補えることができるようになれば、
この授業の目的は120%達せたといえるでしょう。



この授業を受ける学生の中には、高等学校で微積分を習ってきた学生も、習ってこなかった学生もいると思っています。



[図書紹介]

吉田 武   オイラーの贈り物  ちくま学術文庫  ¥1500 以前、海鳴社から3000円で出ていました。
 今回文庫になって再登場です。凖教科書とします。
河村新蔵・佐藤圓治  微分積分の世界  培風館  ¥1700 山大数理学科の2先生の共著。
 演習問題もかなりついていて、手ごろ。



Excelで遊ぼう   
  • 関数のグラフを描く

    正確にグラフを描けば答えが得られる。
    グラフを描くには微分も積分も必要ない。
    なるべくたくさんの(x,y)の組を求めて、グラフ上に示せばよい。
    コンピュータは役に立つ。最低、関数電卓は必要。


    Excelで遊ぼう2(こんなグラフを書いてはいけません!!)   

    Excelで遊ぼう3(サイクロイドと正弦曲線を描く)   

  • 微分法

    微分とは簡単にいえば、関数のグラフ上のある点における傾きを求めることです。
    ある点で傾きが決められるためには、

    微分の計算は、ごく初歩的なものが自力ででき、
    少し難しいものが指示に基づいてできれば十分です。

  • 積分

    積分とは簡単にいえば、求積、つまり面積や体積を求めることです。
    また、積分は微分の逆演算だということもできます。
    微分の場合は、よく出てくる関数なら問題なく微分できるでしょう。
    しかし、積分の場合は、簡単そうに見える関数でも簡単に積分できないものがいっぱいあります。
    この授業の目的は、基本的な積分ができることです。
    少し難しい置換積分などは、指示に従って式を追ってゆくことができればOKです。

  • 地球科学現象を数式で記述する(第一集 20題)

    以下に示すのはいくつかの例である。かなり難しいものもあります。興味のある学生は挑戦してください。

    1. グラフを描いて、宇宙におけるウラン同位体比の時間変化から宇宙の年齢を推定する。
    2. 重力測定から地下の鉱床の大きさを推定する。
    3. 海底地殻が羊羹状に磁気を帯びたとき、海上で観測される地磁気異常のプロファイルを描く。
    4. 山形と外国の好みの都市との間の距離を計算する。
    5. 大陸移動を計算する
    6. 2層構造の惑星の地震波の走時曲線を描き、見かけの速度を求める。
    7. 最小二乗法の公式を導き、時間と共にArの量が増えて行くことを示す測定データから、測定開始時のArの量を求める。
    8. 密度が中心からの距離の関数で表せる球状の天体の体積と質量。
    9. 質量Mの質点から距離x離れたところにある質量mの質点が持つポテンシャル。
    10. 密度一様な球殻の内部および外部にある物体の受ける重力。
    11. 球の質量と自転軸のまわりの慣性モーメント。
    12. 地球が集積する際に解放するエネルギー量をポテンシャル理論を用いて求める。
    13. ある地点における地磁気の伏角と磁気余緯度の関係を求める。
    14. 放射性核種の崩壊を微分方程式で記述する。
    15. 宇宙空間を漂う隕石の中での放射性核種の時間変化と、隕石落下後の変化。
    16. Ar同位体を用いた簡単な固体地球の脱ガスと大気形成モデル。
    17. ウランの連鎖崩壊を記述する。
    18. バネの振動を微分方程式で記述する。
    19. 惑星の運動を微分方程式で表し、これを解いてケプラーの3法則を導く。
    20. 光の屈折 -- 光は最短経路を通るか --



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