数值计算方法【误差和有效数字】(1/7)

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数值计算方法【误差和有效数字】(1/7)

2023-08-11 07:17| 来源: 网络整理| 查看: 265

引论

目录

引论

一.绝对误差和相对误差

二.有效数字

三.数值运算误差分析

四.减小误差运算

一.绝对误差和相对误差

先来看四个定义:

x*是准确值x的一个近似值,则绝对误差e*=x-x*。相对误差是绝对误差e*与准确值x的比值,但公式为。 |e*|=|x-x*|\leq\varepsilon*, \varepsilon*为绝对误差限。

相对误差限:

对以上定义做以下解释:

误差error,相对relative由于准确数值x总是不知道的(不然也不必用近似值了),相对误差公式中分母x改为x*表示。误差有限度,这样才不影响生产生活使用。常常看到误差写为\pm多少,就是说有上下限,于是用误差的绝对值不超过这个限度来表示合乎规范。相对误差是为了解决绝对误差衡量精度不合理的情况而产生的。比如1m差1mm和1km差1mm,显然后者绝对误差大得多,但是后者的精度却更高,应用相对误差衡量。 二.有效数字

        有效数字是中学常见的知识,读数的规则是:从第一个不是零的数字开始往后数,有几位数字就是几位有效数字。这个方法在大学数学计算方法这门课里绝不能用!

        有效数字的定义用文字表述是这样的:如果近似数的绝对误差不超过它某位数字的半个单位,那么从左到右,第一个不为零的数字起,到这位数字止,每一位数字都称为有效数字。

        而用数学表示是这样的:

        设数x的近似值,但,若,则称x*为x的具有n位有效数字的近似值,x*准确到第n位。

         如果觉得这样不好理解,我建议在数学公式的基础上加入一些文字表述,并通过例题认识。在这个公式中,m其实表示的是x*的整数位数,n是我们想要知道的有效位数,而m-n表示的是x-x*的第一个不为0的小数位数-1。

例题:以作为圆周率π的近似值,有几位有效数字? 

 此时用中学的方法就失效了,因为这是一个无限小数,你数不到头。

|π-|=|3.141592…-3.142857…|=0.001264…



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