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技術者がよく使う数学の全体像

数学は,電子回路や機械,ロボット,制御システムなどを「設計」するための最も便利かつ唯一の道具です.数学というと広大な体系を想像するかもしれませんが,実際のところ,技術者にとって必要な範囲はそこまで広くありません.また,数学は非常に汎用性が高い道具です.1つの分野を習得するだけでも,それは様々なエンジニアリングの現場で通用する武器になります.「ある所で見かけた数式が,別の分野でもまったく同じ形で出てきた」というのはよくある話です.

数学は非常に “コスパ” の良い学問です.技術者にとって,数学を学ぶことは自分に対する最も有益な投資の1つです.物理や工学などを見通し良く学びたいなら,早めに数学を習得しておくことを強くおすすめします.

上の図は,技術者がよく使う数学を体系的にまとめたものです.各項目をつなぐ矢印は習得する順序や依存関係を示していますが,あくまで参考程度にとらえてください.

「微分・積分」と「線形代数」がすべての土台です.これらを応用した「フーリエ解析」や「ベクトル解析」は物理・工学で欠かせない技法となっています.また,より応用的な分野では「複素関数論」や「特殊関数」を使いこなしておくと楽になります.この図の中でも「確率・統計」や「微分方程式」は実用的なアプリケーションに近い話題であり,技術者のための数学における1つの到達点です.

「技術者のための本質を学ぶ数学」シリーズ

物理や工学への応用を意識しながら,数学を自分のものとして使いこなすためのシリーズです.抽象的な数学の理論が設計現場でどのように役立つのか,具体的な設計例やPythonプログラムによる数値計算例などを交えて解説します.