1. 什麼是有效數字呢?
⑴有效數字是指在分析和測量中所能得到的有實際意義的數字。測量結果是由有效數字組成的(前後定位用的“0”除外)。
例如 測量結果1.1080g,組成數字1、1、0、8、0都是實際測讀到的,它們是表示試樣質量大小的,因而都是有實際意義的。
⑵有效數字的前幾位都是準確數字,隻有最後一位是可疑數字。
例如前述的1.1080, 前幾位數字1、1、0、8都是稱量讀到的準確數字,而最後一位數字0則是在沒有刻度的情況下估讀出來的,是不準確的或者說可疑的。
⑶有效數字是處於表示測量結果的數值的不同數位上。所有有效數字所占有的數位個數稱為有效數字位數。
例如 數值3.5,有兩個有效數字,占有個位、十分位兩個數位,因而有效數字位數為兩位;3.501有四個有效數字,占有個位、十分位、百分位等四個數位,因而是四位有效數字。
⑷測ce量liang結jie果guo的de數shu字zi,其qi有you效xiao位wei數shu反fan映ying了le測ce量liang結jie果guo的de精jing確que度du,它ta直zhi接jie與yu測ce量liang的de精jing密mi度du有you關guan。這zhe也ye是shi有you效xiao數shu字zi實shi際ji意yi義yi的de體ti現xian,是shi非fei常chang重zhong要yao的de體ti現xian。
例如 前述例子中,若測量結果為1.1080g,則表示測量值的誤差在10-4量級上,天平的精度為萬分之一;若測量結果為1.108g,則表示測量值的誤差在10-3量級上,天平的精度為千分之一。
2、有效數字位數的確定原則
在確定有效數字位數時應遵循下列原則:
⑴數值中數字1~9都是有效數字。
⑵數字“0”在數值中所處的位置不同,起的作用也不同,可能是有效數字,也可能不是有效數字。判定如下:
① “0”在數字前,僅起定位作用,不是有效數字。
例如 0.0257中, “2”前麵的兩個“0”均非有效數字。 0.123、0.0123、0.00123中“1”前麵的 “0”也均非有效數字。
②數值末尾的“0”屬於有效數字。
例如 0.5000中, “5”後麵的三個“0”均為有效數字;0.50中, “5”後麵的一個“0”也是有效數字。
③數值中夾在數字中間的“0”是有效數字。
例如 數值1. 008中的兩個“0”是均是有效數字;數值8. 01中間的 “0”也是有效數字。
④以“0”結尾的正整數, “0”是不是有效數字不確定,應根據測試結果的準確度確定。
例如 3600,後麵的兩個“0”如ru果guo不bu指zhi明ming測ce量liang準zhun確que度du就jiu不bu能neng確que定ding是shi不bu是shi有you效xiao數shu字zi。測ce量liang中zhong遇yu到dao這zhe種zhong情qing況kuang,最zui好hao根gen據ju實shi際ji測ce試shi結jie果guo的de精jing確que度du確que定ding有you效xiao數shu字zi的de位wei數shu,有you效xiao數shu字zi用yong小xiao數shu表biao示shi,把ba“0”用10的乘方表示。如將3600寫成3.6×103表示此數有兩位有效數字;寫成3.60×103表示此數有三位有效數字;寫成3.600×103表示此數有四位有效數字。
3.修約間隔
修約間隔又稱修約區間或化整間隔,係確定修約保留位數的一種方式。修約間隔一般以k×10n(k=1,2,5;n為整數)的形式表示,將同一k值的修約間隔,簡稱為“k”間隔。
修約間隔的數值一經確定,修約值即應為該數值的整數倍。
例如 指定修約間隔為0.1,修約值即應在0.1的整數倍中選取,相當於將數值修約到一位小數。
• 1.0239修約到0.01,為1.02,
• 1.02÷0.01=102(倍)
4.修約數位及確定修約位數的表達方式
修約時擬將擬修約數的哪一位數位後部分按修約規則舍去,則該數位就是修約數位。
數值修約時需要先明確修約數位,確定修約位數的表達方式如下:
⑴指明具體的修約間隔。如指明將某數按0.2(2×10-1)修約間隔修約、100 (1×102)修約間隔修約等。
⑵指定將擬修約數修約至某數位的0.1、0.2或0.5個單位。
⑶指明“k”按間隔將擬修約數修約為幾位有效數字,或修約至某數位。這時“1” 間隔可不必指明,但“2”間隔和“5”間隔必須指明。
1、GB/T 8170-2008 《數值修約規則》
⑴擬舍棄數字的最左一位數字小於5時,則舍去,即保留的各位數字不變。
例如 將12.1498修約到一位小數,得12.1。
例如 將12.1498修約成兩位有效位數,得12。
⑵擬舍棄數字的最左一位數字大於5;或者是5,而其後跟有並非全部為0的數字時,則進一,即保留的末位數字加1。
例如 將1268修約到“百”數位,得13×102(特定時可寫為1300)。
例如 將1268修約成三位有效位數,得127×10(特定時可寫為1270)。
例如 將10.502修約到個數位,得11。
注:“特定時”的涵義係指修約間隔或有效位數明確時。
⑶擬舍棄數字的最左一位數字為5,而右麵無數字或皆為0時,若所保留的末位數字為奇數(1,3,5,7,9)則進一,為偶數(2,4,6,8,0)則舍棄。
⑷負數修約時,先將它的絕對值按上述⑴⑵⑶規定進行修約,然後在修約值前麵加上負號。
⑸ 0.5單位修約與0.2單位修約
① 0.5單位修約 既將擬修約數乘以2,按指定數位依3.1-3.4規則修約,所得數再除以2。
② 0.2單位修約 既將擬修約數乘以5,按指定數位依3.1-3.4規則修約,所得數值再除以5。
2.通用數值修約方法
⑴如果為修約間隔整數培的一係列數中,隻有一個數最接近於擬修約數,則該數就是修約數。
例如 將1.150001按0.1修約間隔進行修約。此時,與擬修約數1.150001鄰近的為修約間隔整數倍的數有1.1和1.2(分別為修約間隔的11倍和12倍),然而隻有1.2最接近於擬修約數,因此1.2就是修約數。
⑵如果為修約間隔整數培的一係列數中,有連續兩個數同等接近於擬修約數,則這兩個數中,為修約間隔偶數培的數就是修約數。
例如,將1150按100修約間隔行修約。此時,與擬修約數1150鄰近的為修約間隔整數倍的數有1100和1200(分別為修約間隔的11倍和12倍),這兩個數同等接近於擬修約數,然而1200為修約間隔的偶數培(12倍),因此1200 就是修約數。
⑶一個數據的修約隻能進行一次,不能分次修約。
1.加減運算
幾個數相加減的結果,經修約後保留有效數字的位數,取決於絕對誤差最大的數值,計算結果應以絕對誤差最大(即小數點後位數最少)的數據為基準,來決定計算結果數據的位數。
zaishijiyunsuanguochengzhong,geshuzhibaoliudeweishubigeshuzhizhongxiaoshudianhouweishuzuishaozheduobaoliuyiweixiaoshu,erjisuanjieguoyouxiaoshuzideweishuyingyuxiaoshuzuishaodeyishuxiangtong。
例如 29.2+36.582-3.0281=62.8
2.乘除運算
幾個數據的乘除運算以相對誤差最大(即有效數字位數最少)的數值為基準來決定結果數據的位數。
zaishijiyunsuanzhong,xianjianggeshuzhixiuyuezhibiyouxiaoshuziweishuzuishaozheduobaoliuyiweiyouxiaoshuziyunsuan,jisuanjieguodeyouxiaoshuzideweishuyuyouxiaoshuziweishuzuishaodeshuzhixiangtong。(與小數點位置無關)
例如, 0.235438×28.6×61.8911
≈0.2354×28.6×61.89
=414.6707116
三個參與運算的數值的有效數字位數分別為六位、三位、六位,所以最終計算結果用三位有效數字表示,為415或4.15×102。
3.乘方和開方
乘cheng方fang或huo開kai方fang時shi,原yuan數shu值zhi有you幾ji位wei有you效xiao數shu字zi,計ji算suan結jie果guo就jiu可ke以yi保bao留liu幾ji位wei有you效xiao數shu字zi。若ruo計ji算suan結jie果guo還hai要yao參can與yu運yun算suan,則ze乘cheng方fang或huo開kai方fang所suo得de結jie果guo可ke比bi原yuan數shu值zhi多duo保bao留liu一yi位wei有you效xiao數shu字zi。
例如:3.582=12.8614,運算結果保留三位有效數字,為12.9。
4.對數運算
在數值對數計算時,所取對數的小數點後的位數(不包括首數)應與真數的有效數字位數相同。換言之,對數有效數字的位數,隻計小數點以後的數字的位數,而不計對數的整數部分。
例如:log(100.44)
= log(1.0044×102)
= 2.0019067…。
最後結果應為2.00191,結果的有效數字位數是五位(小數後位數)而不是六位(整數位數加小數位數),因整數部分隻說明該數的10的方次。
5.平均值
計算幾個數值的平均值時,先將計算結果修約至比要求的位數多一位,再按數值修約規則處理。
6.方差和標準偏差
方差和標準偏差在運算過程中對中間結果不做修約,隻將最後結果修約至要求的位數。
注意:
⑴在所有計算式中,常數(π、e等)以及非檢測所得的計算因子(倍數或分數等)的有效數字位數,可視為無限,需要幾位就取幾位。
⑵使用計算器(或電腦)進行計算時,一般不對中間每一步驟的計算結果進行修約,僅對最後的結果進行修約,使其符合事先所確定的位數。
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