技術者向けの微分・積分のゴールの1つは「オイラーの公式」を理解することです.機械,電子回路,制御システムなど,オイラーの公式を使わずに「設計」することは不可能です.
オイラーの公式を理解するために必要な三角関数,複素数,テイラー展開などを丁寧に解説します.
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微分・積分そのものは,そこまで難しい概念ではありません.
「微分・積分がわからない」という場合,微分や積分を実行する相手である「初等関数」を使い慣れていないことがほとんどです.まずは三角関数や指数関数といった基本的な関数の使い方から確認していきましょう.
初等関数の基本は高校数学で習います.
高校数学は,まともに理解しようとすると難しいものです.だからこそ,基礎から地道に固めていけば後で必ず役立ちます.エンジニアのための大きな助けになります.それを最短経路で実現するセミナを作っています.
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力学で扱う項目の中でも,必ず押さえておきたいのが「強制振動の運動方程式」です.
いわゆる「質量 - ばね - ダンパ系」というやつですが,この単純な物理モデルは様々な物理現象を表す基本となります.応用範囲がおそろしく広い,強力なモデルです.
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「質量 - ばね - ダンパ系」を外力によって強制的に振動させた時の挙動を扱うのが「強制振動の運動方程式」です.
この方程式は,「抵抗 - キャパシタ - インダクタ」で構成された電気回路に正弦波を印加した時の挙動と全く同じ形式をしています.
微分方程式の形で見ると,一見すると異なる「力学的な系」と「電子回路」の挙動がまったく同じように見えます.
このような「全部同じに見える」という感覚は,様々な物を設計する上で大いに役立ちます.その基本的な考え方は,「力学」にすべて詰まっています.
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●フーリエ変換とラプラス変換の違いを知りたい
●連続スペクトルと離散スペクトルの違いを理解したい
●畳み込み積分の意味を理解したい
●どうしてフーリエ変換で微分方程式を解けるのか体系的に理解したい
「フーリエ解析」のセミナでは,すべての要望に応えます.
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フーリエ解析は,技術者が設計で必ずお世話になる「万能ツール」です.伝達関数やインピーダンスなど,フーリエ解析に由来する用語は山ほどあります.
これらの用語を個別に覚えるのではなく,1つの体系として理解しておくと非常に見通しが良くなります.
フーリエ解析のセミナには,Pythonでコーディングした信号処理プログラムやアニメーションが付属します.
Python実行環境のインストール方法については「開発環境」のページを参照してください.
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最小二乗法とは,対象とする曲線を0次関数(定数),1次関数,2次関数,... の「たし合わせ」によって構築する技法です.
このような「パーツをたし合わせる」という考え方は,すべて線形代数で対応できます.線形代数は「分解」と「統合」をまとめた体系です.
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●単純なパーツを組み合わせて複雑な構造を作る
●複雑な構造を単純なパーツに分解する
これはエンジニアリングでいつも使う考え方ですが,そこでは常に「線形代数」が役立ちます.線形代数は抽象的でわかりづらい面もありますが,それは応用範囲が広く強力な理論であることを意味します.
「熱力学」の Part 4 の原稿が完成しました.
Part 4 は化学や機械など,実用的な分野に熱力学を応用する話になっています.これで熱力学の原稿はすべて書き終えました.
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熱力学に進む前段階として,「力学」のセミナもよろしくお願いします.時間をかけて作った自信作です.
●技術者のための 本質を学ぶ物理1 「力学」
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電子回路の3大要素である「抵抗」,「キャパシタ」,「インダクタ」の挙動はすべて「電磁気学」が教えてくれます.インピーダンスは便利ですが,それよりも,おおもとの「微分方程式」の形で理解するのが重要です.
●技術者のための 本質を学ぶ物理3 「電磁気学」
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インピーダンスとは,電子回路に「正弦波」を入力したときの挙動を表すものです.正弦波以外の波形には対応できません.
これに対して,電子回路を「微分方程式」の形で理解しておけば,あらゆる波形に対応することができます.このイメージは,様々な回路を設計する上で非常に重要です.
3次元空間中の物体の角度を指定する「オイラー角」のアニメーション
●技術者のための 本質を学ぶ物理1 「力学」
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オイラー角を導入してから,3次元の座標変換を繰り返して剛体の回転運動を解析します.
計算の1ステップごとに,丁寧に解説します.ぜひ自分の手で図や数式を書いて一緒に計算してみてください.必ず役立ちます.








