課程資訊
課程名稱
數學軟體
Mathematical Software 
開課學期
101-2 
授課對象
理學院  數學系  
授課教師
王偉仲 
課號
MATH1403 
課程識別碼
221 U4390 
班次
 
學分
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期一7,8,9(14:20~17:20) 
上課地點
天數101 
備註
總人數上限:60人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1012mathsw 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
本課程尚未建立核心能力關連
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

本課程採用「做中學」的方式,透過多個實例單元,簡介 「MATLAB 程式語言」、「計算科學」、以及使用 MATLAB 處理線性代數與微積分問題的方法。

每個單元學習將從問題解決與演算法思考切入,輔以程式語法介紹與上機實作,透過講課、實作、與合作學習等方式,培養計算科學基本素養,並增強利用電腦探索科學內涵的能力。此外,透過學期小組計畫,整合與應用課堂所學,培養問題解決能力,增進跨領域的視野與理解,並嘗試創新的思考與實踐。

本課程每週上課將討論一或兩個單元,每個單元包含下列項目:
(1) 動機問題鋪陳 (Problem Statement)
(2) 演算法發展與相關 MATLAB 語法介紹 (Program Development)
(3) 程式寫作與除錯 (Coding and Debugging)
(4) 計算結果詮釋與科學意涵探究 (Insights Through Computing)
(5) 課後習題 (Homework) 

課程目標
- 能理解動機問題
- 能將問題解決方式明確化並發展演算法
- 能將演算法以 Matlab 實作
- 增進計算科學的基本素養(包含離散化、維度、趨近、資料視覺化、隨機、與複雜度)
- 透過程式與數學的交互作用,加強利用數字運算與幾何圖形進行推理的能力
- 培養溝通(寫作與口語)與合作能力 
課程要求
學生應有主動積極學習態度。本課程不要求學生具備程式能力,將用到部分高中數學與初等微積分。 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
另約時間 
參考書目
[1] “A Matlab Companion for Multivariable Calculus” by Jeffery Cooper. ISBN-13: 978-0121876258
[2] MATLAB 程式設計 [入門篇],張智星
[3] Experiments with MATLAB, by Cleve Moler, 2009
(http://www.mathworks.com/moler/exm/index.html)
[4] MATLAB Guide (2nd edition) by Desmond J. Higham and Nicholas J. Higham  
指定閱讀
- 教科書:Insight Through Computing: A MATLAB Introduction to Computational Science and Engineering, by Charles F. Van Loan and K.-Y. Daisy Fan. SIAM 2010. ISBN: 978-0-898716-91-7
- 教科書配合網站:http://www.cs.cornell.edu/insight/
 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
小考 
15% 
不定期小考。 
2. 
各週學習歷程 
15% 
內容為前一週學習歷程,自第二週起繳交。過程可以自學或與人討論,但必須自己撰寫學習內容與記錄。以不超過一張 A4 紙 (兩頁) 為原則,電腦列印或手寫均可。每次1.2%,總和上限為 15%。 
3. 
學期計畫 
20% 
學期計畫 
4. 
第一次期中考 
25% 
內容包含筆試與上機。考試時會將之前繳交的「各週學習歷程」發還,答題時可以參考使用。 
5. 
第二次期中考 
25% 
內容包含筆試與上機。考試時會將之前繳交的「各週學習歷程」發還,答題時可以參考使用。 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第0週
  常用檔案 
第1週
02/18  <b>Course Introduction</b><br> 
第2週
02/25  <b>Chapter 1 From Formula to Program</b><br>- 1.1 Just Plug It In! (01_1_Basics.pdf: pp. 1-49)<br> 
第3週
03/04  - 1.1 Just Plug It In! (01_1_Basics.pdf: Lab, pp. 50-55)<br>
- Judgement system 
第4週
03/11  1.2 Check and Evaluate (01_2_Conditionals.pdf) 
第5週
03/18  2.1 Tiling a Disk (Summation; MATLAB: the for-loop) 
第6週
03/25  2.2 Inside/Outside Polygons (Sequences; MATLAB:the while-loop) 
第7週
04/01  3.1 22/7ths and Counting <br>Term project proposal  
第8週
04/08  - 4.1 Plot functions by discrete points<br>
- MATLAB vector operations 
第9週
04/15  - 4.2 RGB<br>
- 4.3 Floating point arithmetics 
第10週
04/22  <font color=red>第一次期中考</font> 
第11週
04/29  - 5.1 Reshaping rectangles<br>
- 5.2 Oval Odometer<br>
- 5.3 The Betsy Ross Problem (lab) 
第12週
05/06  - Functions<br>
- Vectors and planes<br>
- Matlab debugging<br> 
第13週
05/13  - MATLAB_02_Vectors_and_Planes<br>
- MATLAB_03_Curves_in_Space
 
第14週
05/20  - Term project progress report (part 2-1)<br>
- Writing your legacy<br>
- MATLAB_03_Curves_in_Space 
第15週
05/27  - Term project progress report (part 2-2)<br>
- Writing your legacy (including profiling)<br> 
第16週
06/03  Poster presentation practice 
第17週
06/10  <font color=red>第二次期中考</font> 
第18週
06/24  Final Poster Presentation. <a href="https://sites.google.com/site/mathematicalsoftware2013/home/project-list">Website</a>