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機械工学のための数理モデリングと現象解析入門

機械工学のための数理モデリングと現象解析入門

本書では数理モデルとは何かという問いからスタートし,現象をよく表す方程式をいかに見出すかというモデリングの考え方を述べる。また,現象を理解するには多変数の関係を捉えることが不可欠であり,偏微分方程式を中心に解説する。

発行年月日
2026/09/25
定価
3,850円(本体3,500円+税)
ISBN
978-4-339-06137-6
在庫あり

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読者モニターレビュー【 Odachan 様 (業界・専門分野:機械工学専攻)】

掲載日:2026/09/25

本書は理工系の大学生に向けた、機械工学の研究に用いる応用数学の基礎に関する教科書です。数学を工学の道具として利用することに慣れていない学生にも理解できるよう、基礎的な事項が丁寧に解説されています。

1章では数理モデルという概念について述べられており、用語の説明や具体例が充実しているため、初学者でもつまずくことなく学習を進められます。2章では、数理モデルの共通の表現である物理量について学びます。これらを踏まえた3章では、現象をモデル化するための偏微分方程式の物理的意味と解法を扱っており、基礎的な用語や演算子に関する丁寧な記述からは、数学が苦手な学生に対する配慮が感じられます。さらに4・5章では発展的な内容として波動方程式、熱伝導・拡散方程式、現象の安定性を取り上げ、最後の6章ではプログラミングコードを例示しながら、コンピュータシミュレーションを用いた解析方法を分かりやすく説明しています。

本書を読むことで、これまで座学の数学と実際の専門科目との間に感じていた壁が解消され、機械工学における「数学の役割」を再認識できます。これから機械工学を学ぶ理工系の学生にとって、大きな助けとなる一冊であると確信しています。

読者モニターレビュー【 たか 様 (業界・専門分野:制御工学(産業応用))】

掲載日:2026/09/25

物理現象のモデリングは、シミュレーションや制御系の設計など、多くの場面で必要となる手法である。近年、デジタルツインやサイバーフィジカルなどの分野が注目されているように、学術分野の研究者のみならず、産業界の大多数の人が触れたことがあるであろう。このモデリングには、物理現象や対象システムの挙動を数式で表現するための数学的知識が必須である。本書は、それに必要な応用数学の基礎を、実例を交えて学ぶことのできる参考書である。

第1章は、「数理モデリングとは何か」という章題で始まる。哲学的な内容もあるが、リザバーコンピューティングやAIなど最近の話題にも触れられており、「数理モデルとは何か」という知識を俯瞰的に習得できる。第3章では、以降の内容の準備的な内容として、偏微分方程式の基礎的な数学知識が述べられる。丁寧な数式展開の説明、豊富な例題と解説があり、基礎的な内容から復習したい社会人技術者にもおすすめである。こうした準備を経て、第4章以降にて発展方程式や力学の安定性など、モデリングの内容に展開されていく。制御工学の分野でよく目にする自律系や、波動方程式、熱伝導方程式のみならず、例題4.1で触れられるSIRモデルなど、多くの物理現象を例にして、どのようにモデルを構成していくかが丁寧に論述されている。また、安定性についても、説明に沿った章構成や丁寧な解説がなされており、スムーズに読み進めることができた。

本書は、モデリングに興味があり、数学的知識を習得したい学生や社会人技術者に薦めたいと思う。前半の数学的準備を踏まえて、いくつもの例を交えながらモデリングや現象解析が説明される構成となっているため、知識を習得しつつ、この数学的知識がどのようにモデリングへ結び付くのかと理解を深めながら読み進めることができるであろう。