計算数学1. Risa/Asir, C言語

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講義(予定)

10/1(online), 10/4(対面(ハイブリッド)), 10/8(online). 入門 1,2章. 実行環境の構築.
- 実習環境の構築
- Risa/Asir超入門1章 (youtube), 黒板
- Risa/Asir超入門2章 (youtube), 黒板
- スクリーンコピーのとり方
10/11(対面(ハイブリッド)), 10/15(online). 入門3章.
- Risa/Asir超入門3章graphic (youtube), 黒板
- Risa/Asir超入門3章(後半)関数 (youtube), 黒板
10/18(対面(ハイブリッド)), 10/22(online). 入門4章 y=x^2-a の Newton 法. パラメータ３次曲線を描く関数 (Bezier).
- Risa/Asir超入門4章漸化式1 (youtube), 黒板
- Risa/Asir超入門4章漸化式2 (youtube), 黒板 ,
  movie でのダウンロード元の説明は 2020年度用です. 今年のものは参考資料集の "ダウンロード用プログラム" から取得してください.
10/25(対面(ハイブリッド)), 10/29(online).
- Risa/Asirドリル4,5章制御構造 (youtube), 黒板
- Risa/Asirドリル1,2章command line インタフェース (youtube), 黒板. 練習問題
11/1(対面(ハイブリッド)). (11/5 は水曜日の時間割).
for の多重ループ続き(例 Hasseの定理). 3章計算機の構造, 16進数, マシン語, メモリ
- Risa/Asirドリル5章補足. for loop の高速化など (youtube), 黒板
- Risa/Asirドリル3章, 16進数, CPU とメモリ, マシン語とは (youtube), 黒板
- 練習問題 .
  参考1: CASL/COMMET 入門 .
  参考2: マシン語とは? , (youtube, 限定公開): 2021-11-01 の講義の録画. (CPUとは. hexcurse による emacs message の書き換え. 8080CPU 練習問題の答え)
11/8(対面(ハイブリッド)). 11/12(online).
- .rr ファイルを添付ファイルで送る, asir の行列とベクトル (youtube), 黒板
- Risa/Asirドリル6章, Newton法と二分法 , (youtube), 黒板
- Risa/Asirドリル6章, Newton 法の収束証明, 最大固有値を求める反復法 , (youtube), 黒板 (youtube板書の書き間違いの修正もここ)
11/15(対面(ハイブリッド)). 11/19(online).
- Risa/Asirドリル9章, 常微分方程式の数値解 (youtube), 黒板
- Risa/Asirドリル9章, 常微分方程式の数値解, 収束証明 (youtube), 黒板
- 参考: 微分方程式(数学入門)
  - 微分方程式の入門, 変数分離法 (youtube), 黒板
  - 微分方程式の入門2, 差分法, 定数係数線形常微分方程式 (youtube), 黒板
11/22 は3Q予備日のため講義がありません. 11/26 (online, 演習あります).
11/29(対面(ハイブリッド)). 12/3(online). 7章互除法と計算量.
1. 計算量とは, 素因数分解を例に (youtube), 黒板
2. 行列の扱い方.
3. 一次不定方程式を再帰で解く(できなかったので次回). gcd計算の計算量. (youtube), 黒板
12/6対面(ハイブリッド)). 12/10(online). 8章関数, 12章再帰呼出しとstack.
1. 行列とベクトル. 関数よびだし, 局所変数と大域変数 (youtube), 黒板
2. 再帰呼び出しと stack (youtube), 黒板
12/13対面(ハイブリッド)). 12/17(online). 24章 asir から C 言語へ.
1. AsirからC言語へ (youtube). 黒板
2. C言語で簡易graphics --- glib4.c (youtube). 黒板
3. glib3.rr から glib4.c への例(続き) (youtube). 黒板
4. サンプルプログラム
  - glib4.c, glib4.h, sample1.c, sample2.c, circle-sample2.rr をダウンロード (nsum.c, nsum2.c, power.c, power2.c, bezier2.c もここにあり).
  - sample4.rr, sample4.c circle-sample2.rr, sample2.c の PDF
  - dame1.c, dame1.rr
12/20対面(ハイブリッド)). 12/24(online). 25章ファイルの読み書き, 26章画像ファイルの生成.
1. 2の補数表現 (前回説明できなかった).
2. 1byteの数列としてのファイル, C言語のファイルI/O [youtube], 黒板
3. 画像BMPファイルの生成(C言語) [youtube], 黒板 .
4. サンプルプログラムを PDF で読む
1/7 (online). 1/14は午後休講. 1/17対面(ハイブリッド). 1/21(online). 演習の他, 27章音ファイルの生成,.
1. wave ファイルの生成の基礎 [youtube], 黒板 , genwav.c, genwav0.c, graphwave.c などはドリル 2020, 掲載プログラムにあり.
2. wave ファイルの生成のための関数 [youtube], 黒板 .
3. サンプルプログラム genwav0.c, genwav4c.c を PDF で読む
1/24 対面(ハイブリッド).
1. レポート３作成のための復習.
  1. 大域変数の使い方の例
  2. Report 3 のためのC言語の基礎 A [youtube], 黒板 .
  3. Report 3 のためのC言語の基礎 B [youtube], 黒板 .
  4. 解説プログラムのダウンロード
  5. C言語を詳しく知りたい人は新明快C言語, 入門編, 柴田望洋を参照.
2. 文字コード, char型, unsigned char型, 1byteデータ [youtube], 黒板
3. 1byteの数列としてのファイル, C言語のファイルI/O [youtube], 黒板
1/28(online) レポート発表.
1/31( 月曜日ですがレポート発表のためonline, 大学で接続する人はヘッドホン使用 ).
2/4(予備, online).
非公式: 2/18 金曜日 online: 遅れレポート3提出のための予備日. 別の日相談可.

参考資料集

数学の予備知識など: ここ
テキスト
- 超入門 Emacs/asir (1~3回のテキスト),
- Risa/Asir ドリル 2020
その他.
新明快C言語, 入門編, 柴田望洋

実習課題

10/1: 実習環境の設定. 設定がうまくいったら, 興味ある数学定数を計算してみる. うまくいかないところをグループで相談. 設定でうまくいかなかったこと, 数学定数の計算をグループで発表. 実習報告を送る. 参考: mathematical constant (wikipedia) (数学定数).
10/8: 前回の続きなど中断のやり方. 超入門1,2章を読んで試す. 入力例をすこし変更してみる. 練習問題をやってみる. 時間があれば3章を予習. 実習報告を送る. 実習 Q and A .
10/15: 超入門3章を読んで試す. 自前の関数を定義してみる. 局所変数とは, を理解する. 時間があれば4章を予習. グループ内で報告および実習報告を送る. 実習 Q and A .
10/22: 超入門4章を読んで試す. 実習例1.
```
 setprec(50); number_eval(2^(1/2)); 
```
の結果と number_eval(mysqrt(2)); での値の誤差を調べる. 例2. 2階漸化式で興味深い図を書けないか? 例3. Bezier spline で絵を描く. 次回の準備にコマンドライン・インタフェースに慣れる. 参考記事: これだけは覚えておきたい! 基本的なUNIXコマンド20 . ctrl-C, ctrl-D, 矢印キー. グループ内で報告および実習報告を送る.
実習 Q and A .
10/29: (1) コマンドライン・インタフェースで試すコマンドはこちらを参照. unix shell と windows powershell (youtube, 限定公開), (2) レポートの準備. グループ内で報告および実習報告を送る.
実習 Q and A .
11/26: ドリル 2020, 掲載プログラムの中の以下のプログラムを試す, print文を入れて解読, すこし変更してみる, 自分で作ってみる.
- 代数方程式 (bisection.rr).
- Taylor展開, Fourier 展開 (taylor.rr, fourier-fast.rr).
- 微分方程式 (oscillator.rr, oscillator-sys.rr, unstable.rr, lorentz.rr).
- 参考: 行列計算(mat-lu-print.rr, mat-solve-print.rr).
- 参考: 有限集合の部分集合の集合が開集合の定義を満たすか(open-set.rr).
グループ内で報告および実習報告を送る.
実習 Q and A .
12/03: ドリル 2020, 掲載プログラム
- 前回の続き.
- 素因数分解と GCD 計算の速度をさまざまな数で計測してグラフに(プログラムはテキスト参照). 計算量 $O(2^m)$ と $O(m)$ の違いを実測.
  参考.
```
pari(nextprime,10^10);     10^10 より大きい最初の素数
T0=time();  処理;   print(time()[0]-T0[0]);  実行時間の表示
```
- 掲載プログラムより: ccurve-r.rr (C曲線). stack.rr (スタック電卓).
実習 Q and A .
12/10:
- Prog-C の中の glib4.c, glib4.h, sample1.c の３つのファイルをダウンロードして,
```
  cc sample1.c  glib4.c  -lX11 -lm
  ./a.out
```
- 上記に加えて Prog-C の中の sample4.c をダウンロードして,
```
  cc sample4.c  glib4.c  -lX11 -lm
  ./a.out
```
- レポート２の準備.
実習 Q and A .

12/17:

Prog-C-2 の中の mod.c, mod-char.c, genpic3.c の３つのファイルをダウンロードして実行してみる.

   cc mod.c
   ./a.out
   cc mod-char.c
   ./a.out
   cc genpic3.c
   ./a.out
   ls -l                 mypic.bmp があるか?
   kde-open mypic.bmp     画像ファイルを見る(shutter). メニューから拡大. 
                          次回の動画のデモも参照.
                          このコマンドで見えない時は, ファイルマネージャから mypic.bmp
                          をダブルクリックしてみる.

レポート2の発表.

実習 Q and A .

12/24.
Q and A および参考 .
1/7.
Q and A および参考 .
1/21. レポートの準備と質問
Q and A および参考 .

レポート

1回目: 図, 絵を描く. 2つ以上自分で定義した "関数" を使うこと. 11/12 金曜日(メールで提出). 11/12 より発表開始.
(1) 仕組みの解説, 画面コピーなどの PDF ファイルなど, (2) 実行できる形式でプログラム(*.rr ファイルなど). 以上 (1), (2) を添付.
件名は半角で keisan-1. 提出先は実習報告と同じ.
なおメールソフトが .rr ファイルの添付を許してくれない場合は, .rr ファイルをテキストファイル (.txt)にして送付.
2回目: 数学アプリを作成. 提出日: 12/17 金曜日(メールで提出). 12/17 より発表開始.
3回目: 1回目のプログラムかその簡略版を glib4.c を利用して C 言語で書く. 音か画像のファイルをプログラムで生成する. 生成した音か画像のファイルも添付. 提出日: 1/28 金曜日(メールで提出). 1/28 より発表開始.
提出任意: asir ドリルの課題, 自分で考えた課題. 提出締切: 2022/02/18