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有效数字的运算法则


实验室k / 2019-02-25

加法和减法

       在计算几组数字相加或相减时,所得的和或差的有效数字的保留位数,应以小数点后位数最少的一组数字为准,把这个数以右的其它组数字中的数字按照4捨5入的原则略去,再进行计算。

       例如,计算25.25,2.525,0.2525,0.02525四组数字的和,应该以小数点后位数最小的25.25这一组数字为准,来确定其它组数字的可疑数。计算应该是:

       为什么不将各组小数点以后的所有数字都加到总和中呢?下面举一个简单的例子来说明这个问题。

       例如,14.75+0.3676,应以14.75为准,将0.3676化为0.37。

       14.75+0.3676,实际上是(14.75±0.01)+(0.3676±0.0001),因为14.75中的0.05不是一个绝对准确数,而是一个估计值。在0.3676中的0.0006也是估计值。既然它们是估计值,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的误差范围最小是±0.01,0.3676的误差范围在±0.0001。这样相加起来的和,就有以下九组数值的可能:

 

 

       从以上九组计算结果中看出,尽管将0.3676的三个可能性都原原本本地把各位数都参与到计算中去,但由于14.75本身的0.05就不是绝对准确,因而在所得结果小数点后第二位的数,就已经发生了很大的变动,已经不准确。实际上小数点后第二位已是可疑数。所以0.3676的第三位第四位数字再准也是没有意义的。

       因此,我们就可以得出一个结论:带有小数的几组数相加或相减时,所得的和或差的有效数值,应以小数点后位数最小的那一组数的位数来确定。

       减法的运算法则与加法相同。如,0.13752-0.0008=0.1367。

乘法和除法

       在计算几组数字相乘或相除时,各组数字保留的位数,应以百分误差最大或有效数字位数最少的那一组数为标准,所得乘积或商的准确度,不应大于精确度最小的那一组数。

       例如,12.72×0.045

       12.72实际上是12.72±0.01,其百分误差头0.01/12.72×100=0.078%,0.045实际上是0.045±0.001,其百分误差为0.001/0.045×100=2.2%。0.045的百分误差2.2%比12.72的百分误差0.078%大得多,也就是说,在0.045中只要相差0.001就有2.2%的误差,尽管12.72再准确早已被0.045的误差掩盖了。所以这两组数值相乘积的有效数字,应以0.045的两位有效数字为准来确定。即:

       例,0.001234×0.015=1.8×10(-5次方)即以0.015两位有效数字为准。

       0.515÷0.464=1.11。两组数都是三位有效数字,商也应为三位有效数字。

       由上述各例的运算可以看出,加减乘除的所得结果有效数字的确定,可按位数最少那一组数的位数来确定。


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