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有效數(shù)字的運算法則


實驗室k / 2019-02-25

加法和減法

       在計算幾組數(shù)字相加或相減時,所得的和或差的有效數(shù)字的保留位數(shù),應(yīng)以小數(shù)點后位數(shù)最少的一組數(shù)字為準,把這個數(shù)以右的其它組數(shù)字中的數(shù)字按照4捨5入的原則略去,再進行計算。

       例如,計算25.25,2.525,0.2525,0.02525四組數(shù)字的和,應(yīng)該以小數(shù)點后位數(shù)最小的25.25這一組數(shù)字為準,來確定其它組數(shù)字的可疑數(shù)。計算應(yīng)該是:

       為什么不將各組小數(shù)點以后的所有數(shù)字都加到總和中呢?下面舉一個簡單的例子來說明這個問題。

       例如,14.75+0.3676,應(yīng)以14.75為準,將0.3676化為0.37。

       14.75+0.3676,實際上是(14.75±0.01)+(0.3676±0.0001),因為14.75中的0.05不是一個絕對準確數(shù),而是一個估計值。在0.3676中的0.0006也是估計值。既然它們是估計值,也可能是0.05,也可能是0.04或0.06;0.0006也可能是0.0007或0.0005。所以,14.75的誤差范圍最小是±0.01,0.3676的誤差范圍在±0.0001。這樣相加起來的和,就有以下九組數(shù)值的可能:

 

 

       從以上九組計算結(jié)果中看出,盡管將0.3676的三個可能性都原原本本地把各位數(shù)都參與到計算中去,但由于14.75本身的0.05就不是絕對準確,因而在所得結(jié)果小數(shù)點后第二位的數(shù),就已經(jīng)發(fā)生了很大的變動,已經(jīng)不準確。實際上小數(shù)點后第二位已是可疑數(shù)。所以0.3676的第三位第四位數(shù)字再準也是沒有意義的。

       因此,我們就可以得出一個結(jié)論:帶有小數(shù)的幾組數(shù)相加或相減時,所得的和或差的有效數(shù)值,應(yīng)以小數(shù)點后位數(shù)最小的那一組數(shù)的位數(shù)來確定。

       減法的運算法則與加法相同。如,0.13752-0.0008=0.1367。

乘法和除法

       在計算幾組數(shù)字相乘或相除時,各組數(shù)字保留的位數(shù),應(yīng)以百分誤差最大或有效數(shù)字位數(shù)最少的那一組數(shù)為標(biāo)準,所得乘積或商的準確度,不應(yīng)大于精確度最小的那一組數(shù)。

       例如,12.72×0.045

       12.72實際上是12.72±0.01,其百分誤差頭0.01/12.72×100=0.078%,0.045實際上是0.045±0.001,其百分誤差為0.001/0.045×100=2.2%。0.045的百分誤差2.2%比12.72的百分誤差0.078%大得多,也就是說,在0.045中只要相差0.001就有2.2%的誤差,盡管12.72再準確早已被0.045的誤差掩蓋了。所以這兩組數(shù)值相乘積的有效數(shù)字,應(yīng)以0.045的兩位有效數(shù)字為準來確定。即:

       例,0.001234×0.015=1.8×10(-5次方)即以0.015兩位有效數(shù)字為準。

       0.515÷0.464=1.11。兩組數(shù)都是三位有效數(shù)字,商也應(yīng)為三位有效數(shù)字。

       由上述各例的運算可以看出,加減乘除的所得結(jié)果有效數(shù)字的確定,可按位數(shù)最少那一組數(shù)的位數(shù)來確定。


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