Что называется приближенным значением величины

Приближенное значение величины и погрешности приближений

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Министерство образования Сахалинской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

«Профессиональное училище № 13»

Приближенное значение величины и погрешности приближений.

Методические указания к самостоятельной работе обучающихся

Приближенные значения величин и погрешности приближений: Метод указ. / Сост.

Методические указания предназначены для обучающихся всех профессий, изучающих курс математики

Рекомендовано методической комиссией преподавателей ГБОУ НПО «Профессиональное училище №13»

Приближенное значение величины и погрешности приближений.

На практике мы почти никогда не знаем точных значений величин. Никакие весы, как бы точны они ни были, не показывают вес абсолютно точно; любой термометр показывает температуру с той или иной ошибкой; никакой амперметр не может дать точных показаний тока и т. д. К тому же наш глаз не в состоянии абсолютно правильно прочитать показания измерительных приборов. Поэтому, вместо того чтобы иметь дело с истинными значениями величин, мы вынуждены оперировать с их приближенными значениями.

Тот факт, что а’ есть приближенное значение числа а, записывается следующим образом:

Если а’ есть приближенное значение величины а, то разность Δ = а — а’ называется погрешностью приближения*.

* Δ — греческая буква; читается: дельта. Далее встречается еще одна греческая буква ε (читается: эпсилон).

Например, если число 3,756 заменить его приближенным значением 3,7, то погрешность будет равна: Δ = 3,756 — 3,7 = 0,056. Если в качестве приближенного значения взять 3,8, то погрешность будет равна: Δ = 3,756 — 3,8 = —0,044.

На практике чаще всего пользуются не погрешностью приближения Δ, а абсолютной величиной этой погрешности |Δ|. В дальнейшем эту абсолютную величину погрешности мы будем называть просто абсолютной погрешностью. Считают, что одно приближение лучше другого, если абсолютная погрешность первого приближения меньше абсолютной погрешности второго приближения. Например, приближение 3,8 для числа 3,756 лучше, чем приближение 3,7, поскольку для первого приближения
|Δ| = | — 0,044| =0,044, а для второго |Δ| = |0,056| = 0,056.

Число а’ называется приближенным значением числа а с точностью до ε, если абсолютная погрешность этого приближения меньше чем ε:

|а — а’| а, то а’ называется приближенным значением числа а с избытком.

Если мы вместо чисел а и b сложим их приближенные значения а’ и b’, то результат а’ + b’ будет приближенным значением суммы а + b. Возникает вопрос: как оценить точность этого результата, если известна точность приближения каждого слагаемого? Решение этой и подобных ей задач основано на следующем свойстве абсолютной величины:

Когда в этих формулах имеет место знак равенства?

1. Башмаков (базовый уровень) 10-11 кл. – М.,2012

Источник

Приближённые вычисления в математике

Содержание:

Приближённые вычисления

Приближённые вычисления — вычисления, в которых данные и результат (или только результат) являются числами, приближенно представляющими истинные значения соответствующих величин. Числовые данные, полученные измерением реальных объектов, редко бывают точными значениями соответствующей величины, а обычно имеют некоторую погрешность

Абсолютная и относительная погрешности

При решении практических задач часто приходится иметь дело с приближёнными значениями разных числовых величин. К ним относятся: результаты измерения разных величин с помощью приборов; значения полученные при считывании на графиках, диаграммах, номограммах; проектные данные; результаты округления чисел; результаты действий над приближёнными числами; табличные значения некоторых величин; результаты вычислений значений функции. Приближённые значения (приближение, приближённые числа) могут значительно отличаться от точных, либо быть близкими к ним.

Для оценки отклонения приближённых чисел от точных используют такие понятия как абсолютная и относительная погрешности.

Абсолютной погрешностью приближённой называется модуль разности между точным значением величины Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныи её приближённым значением х, то есть

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Пример.

Абсолютная погрешность приближённого числа Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величинычислом 0,44 составляет

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Если точное число неизвестно, то найти абсолютную погрешность Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныневозможно. На практике вводят оценку допустимой при данных измерениях или вычислениях абсолютной погрешности, которую называют пределом абсолютной погрешности и обозначают буквой h. Считают, что hЧто называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины. Как правило, предел абсолютной погрешности устанавливают из практических соображений, например, при измерениях пределом абсолютной погрешности считают наименьшее деление прибора.

При записи приближённых чисел часто используют понятия верной и сомнительной цифры.

Цифра Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныназывается верной, если предел абсолютной погрешности данного приближения не превышает единицы того разряда, в котором записана эта цифра. В другом случае цифра называется сомнительной.

Например: в числе Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныдве цифры верны, поскольку погрешность 0,04 не превышает единицу разряда десятых. Цифры 9 и 7 верны, поскольку Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныа цифры 4 и 6 являются сомнительными, поскольку Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

В конечной записи приближённого числа сохраняют только верные цифры. Так число Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныможно записать в виде Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины, число Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныв виде Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныЕсли в десятичной дроби последние верные цифры — нули, то их оставляют в записи числа.

Например: если Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины, то правильной записью числа будет 0,260.

Если в целом числе последние нули являются сомнительными, их исключают из записи числа.

Именно поэтому при работе с приближёнными числами широко используют стандартную форму записи числа.

Например: в числе Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныверными являются три первые цифры, а два последних нуля — сомнительные цифры. Запись числа возможна только в виде:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Следовательно, в десятичной записи приближённого числа последняя цифра указывает на точность приближённости, то есть предел абсолютной погрешности не превышает единицу последнего разряда.

Например:

1. Запись Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныозначает, что Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины, то есть предел абсолютной погрешности h=0,01.

2. Запись Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

3. Если Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

В десятичной записи числа значимыми цифрами называются все его верные цифры начиная с первой слева, отличной от нуля.

Например: в числе 1,13 — три значимых цифры, в числе 0,017 — две, в числе 0,303 — три, в числе 5,200 — четыре, в числе 25*10 3 — две значимых цифры.

При таком подходе к записи приближенного числа необходимо уметь округлять числа.

Правила округления чисел:

— Если первая цифра, которую отбрасываем является меньше пяти, то в основном разряде, который сохраняется цифра не меняется. Например: 879,673≈879,67.

— Если первая цифра, которую отбрасываем больше пяти, то в последнем разряде, который сохраняется цифра увеличивается на единицу. Например: 456,87≈456,9.

— Если первая цифра, которая отбрасывается пять и за ней есть ещё отличны от нуля, то в последнем разряде, который сохраняется цифра увеличивается на единицу. Например: 1246,5002≈1247.

— Если первая цифра, которая отбрасывается — пять и за ней нет больше никаких цифра, то в последнем разряде, который сохраняется цифра увеличивается на единицу. Например: 0,275≈0,28; 1,865≈1,86.

Абсолютная погрешность не полностью характеризует точность приближения. Например, Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныбудет грубой ошибкой при измерении жука, и незначительной при измерении кита. Тоже самое можно сказать и про предел абсолютной погрешности. Качество (точность) приближённости лучше характеризуется относительной погрешностью.

Относительной погрешностью Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины(омега) приближённости х величины Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныназывается отношением абсолютной погрешности Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныэтого приближения к модулю приближённого значения х, то есть

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Поскольку абсолютная погрешность Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныобычно бывает неизвестна, то на практике оценивают модуль относительной погрешности некоторым числом, которое не меньше чем этот модуль:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Число Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныназывается пределом относительной погрешности.

Предел относительной погрешности можно вычислить по формуле: Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Конечно относительная погрешность выражается в процентах.

С помощью относительной погрешности легко установить точность приближённости.

Пример 1. Найти относительную погрешность числа Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Решение: Имеем Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Следовательно Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Пример 2. Сравнить точность измерения толщины книги d (см) и высоты стола H (см), если известно, что Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины.

Решение:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Как видим, точность измерения высоты стола значительно выше.

Выполнение действий над приближёнными числами

Результат арифметических действий над приближёнными числами является также приближённым числом.

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Пример 3. Вычислить приближение значения выражения Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныи найти предел погрешностей результата.

Решение: находим значение квадрата числа 5,62 и квадратного корня из числа 18,50. Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Найдём границу относительной погрешности результата:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Граница абсолютной погрешности результата:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Ответ: Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Пример 4. Вычислить приближение значения выражения Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныи найти предел погрешностей результата.

Решение: находим значение квадратного корня из числа 6,24 и Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины, имеем:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Граница относительной погрешности результата:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Граница абсолютной погрешности результата: Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Ответ: Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Выполнение действий без точного учёта погрешности

Точный учёт погрешности усложняет вычисление. Поэтому, если не надо учитывать погрешность промежуточных результатов, можно использовать более простые правила.

Сложение и вычитание приближённых вычислений рекомендуется выполнять так:

а) выделить слагаемое с наименьшим числом верных десятичных знаков;

б) округлить другие слагаемые так, чтобы каждое из них содержало на один десятичный знак больше чем выделенное;

в) выполнить действия, учитывая все сохранённые десятичные знаки;

г) результаты округлить и сохранить столько десятичных знаков, сколько их есть в приближённом числе с наименьшим числом десятичных знаков.

Умножение и деление приближённых вычислений рекомендуется выполнять так:

а) выделить среди данных чисел, число с наименьшим количеством верных значимых цифр;

б) округлить оставшиеся данные так, чтобы каждое из них содержало на одну значащую цифру больше, чем в выделенном;

в) выполнить действия — сохранить все значимые цифры;

г) сохранять в результате столько значащих цифр, сколько их имеет выделенное число с наименьшим количеством верных значимых цифр.

При возведении в степень приближённого числа в результате сохраняют столько значимых цифр, сколько верных значимых цифр имеет основа степени.

При извлечении корня из приближённого числа в результате сохраняют столько верных цифр, сколько имеет подкоренное число.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔ Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныЧто называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник

Лекция 3. Приближенное значение величины.

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Для современных задач необходимо использовать сложный математический аппарат и развитые методы их решения. При этом часто приходится встречаться с задачами, для которых аналитическое решение, т.е. решение в виде аналитического выражения, связывающего исходные данные с требуемыми результатами, либо вообще невозможно, либо выражается такими громоздкими формулами, что использование их для практических целей нецелесообразно.

В этом случае применяются численные методы решения, которые позволяют достаточно просто получить численное решение поставленной задачи. Численные методы реализуются с помощью вычислительных алгоритмов.

Все многообразие численных методов подразделяют на две группы:

Точные – предполагают, что если вычисления ведутся точно, то с помощью конечного числа арифметических и логических операций могут быть получены точные значения искомых величин.

Приближенные– которые даже в предположении, что вычисления ведутся без округлений, позволяют получить решение задачи лишь с заданной точностью.

1. величина и число. Величиной называется то, что в определенных единицах может быть выражено числом.

Когда говорят о значении величины, то имеют в виду некоторое число, называемое числовым значением величины, и единицу ее измерения.

Таким образом, величиной называют характеристику свойства объекта или явления, которая является общей для множества объектов, но имеет индивидуальные значения для каждого из них.

Величины могут быть постоянными и переменными. Если при некоторых условиях величина принимает только одно значение и не может его изменять, то она называется постоянной, если же она может принимать различные значения, то – переменной. Так, ускорение свободного падения тела в данном месте земной поверхности есть величина постоянная, принимающая единственное числовое значение g=9,81… м/с2, в то время как путь s, проходимый материальной точкой при ее движении, – величина переменная.

2. приближенные значения чисел. Значение величины, в истинности которого мы не сомневаемся, называется точным. Часто, однако, отыскивая значение какой-либо величины, получают лишь ее приближенное значение. В практике вычислений чаще всего приходится иметь дело с приближенными значениями чисел. Так, p – число точное, но вследствие его иррациональности можно пользоваться лишь его приближенным значением.

Во многих задачах из-за сложности, а часто и невозможности получения точных решений применяются приближенные методы решения, к ним относятся: приближенное решение уравнений, интерполирование функций, приближенное вычисление интегралов и др.

Главным требованием к приближенным расчетам является соблюдение заданной точности промежуточных вычислений и конечного результата. При этом в одинаковой степени недопустимы как увеличение погрешностей (ошибок) путем неоправданного загрубления расчетов, так и удержание избыточных цифр, не соответствующих фактической точности.

Существуют два класса ошибок, получающихся при вычислениях и округлении чисел – абсолютные и относительные.

1. Абсолютная погрешность (ошибка).

Пусть А – точное значение некоторой величины, Запись а » Абудем читать «а приближенно равно А». Иногда будем писать А = а, имея в виду, что речь идет о приближенном равенстве.

Если известно, что а А, то а называют приближенным значением величины А с избытком.

Разность точного и приближенного значений величины называется погрешностью приближения и обозначается D, т.е.

Погрешность D приближения может быть как числом положительным, так и отрицательным.

Для того чтобы охарактеризовать отличие приближенного значения величины от точного, часто бывает достаточно указать абсолютную величину разности точного и приближенного значений.

Абсолютная величина разности между приближенным а и точным А значениями числа называется абсолютной погрешностью (ошибкой) приближения и обозначается Dа:

Пример 1. При измерении отрезка l использовали линейку, цена деления шкалы которой равна 0,5 см. Получили приближенное значение длины отрезка а = 204 см.

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины

Понятно, что при измерении могли ошибиться не более, чем на 0,5 см, т.е. абсолютная погрешность измерения не превышает 0,5 см.

Обычно абсолютная ошибка неизвестна, поскольку неизвестно точное значение числа А. Поэтому в качестве ошибки принимают какую-либо оценку абсолютной ошибки:

Источник

Приближенное значение величины. Абсолютная и относительная погрешности

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

БИК Курс лекций по дисциплине «Численные методы»

Приближенные числа и действия над ними

1.1. Приближенное значение величины. Абсолютная и относительная погрешности

Приближенное значение величины. Погрешность

Абсолютная и относительная погрешности

1. Приближенное значение величины. Погрешность

В процессе решения задачи вычислитель сталкивается с различными числами, которые могут быть точными или приближенными. Точные числа дают истинное значение величины числа, приближенные – близкое к истинному, причем степень близости определяется погрешностью вычисления.

Например, в утверждениях: «куб имеет 6 граней»; «на руке 5 пальцев»; «в классе 32 ученика»; «в книге 582 страницы» числа 6, 5, 32, 582 – точные. В утверждениях: «ширина дома 14,25 м»; «вес коробки 50 г»; «в лесу около 5000 деревьев» числа 14,25; 50; 5000 – приближенные. Измерение ширины дома производится измерительными средствами, которые сами могут быть неточными; кроме того, измеритель при измерении допускает ошибку (погрешность). При взвешивании коробки также допускается ошибка, так как автоматические весы не чувствительны к увеличению или уменьшению веса на 0,5 г. Произвести точно подсчет количества деревьев в лесу невозможно, так как некоторые деревья могут быть подсчитаны дважды; другие совсем не включались в счет; некоторые деревья были отнесены к кустарникам и исключены из счета, и, наоборот, кустарники включены в счет количества деревьев.

Во многих случаях жизни невозможно найти точное значение величины числа и вычислителю приходится довольствоваться его приближенным значением. Кроме того, очень часто вычислитель сознательно заменяет точное значение приближенным в целях упрощения вычислений.

Таким образом, приближенным числом а называется число, незначительно отличающееся от точного числа А и заменяющее последнее в вычислениях.

При решении той или иной задачи вручную или на вычислительной машине мы получаем числовой результат, который, как правило, не является точным, так как при постановке задачи и в ходе вычислений возникают погрешности. Поэтому любая задача, связанная с массовыми действиями над числами, может быть решена с той или иной степенью точности. В связи с этим при постановке задачи должна быть указана точность ее решения, т. е. задана погрешность, максимально допустимая в процессе всех вычислений.

Источниками погрешностей (ошибок) могут быть:

1) неточное отображение реальных процессов с помощью математики, в связи с чем рассматривается не сам процесс, а его идеализированная математическая модель. Не всегда реальные явления природы можно точно отобразить математически. Поэтому принимаются условия, упрощающие решение задачи, что вызывает появление погрешностей. Некоторые задачи невозможно решить в точной постановке и они могут заменяться другими задачами, близкими по результатам первым. При этом также возникают погрешности;

2) приближенное выражение величин, входящих в условие задачи, вследствие их неточного измерения. Это погрешности исходных данных, физических констант, чисел π, е и др.;

3) замена бесконечных процессов, пределами которых являются искомые величины, конечной последовательностью действий. Сюда относятся погрешности, образующиеся в результате обрыва какого-то бесконечного процесса на некотором этапе. Например, если в ряде

взять определенное количество членов и принять их сумму за sin х, то мы, естественно, допускаем погрешность;

4) округление исходных данных, промежуточных или окончательных результатов, когда при вычислениях используется лишь конечное число цифр числа.

При отбрасывании младших разрядов числа имеет место погрешность. Пусть, например, число 0,7835478931 требуется записать в ячейку электронной цифровой вычислительной машины с разрядной сеткой, допускающей запись семизначного десятичного числа. Поэтому данное число нужно округлить так, чтобы в нем осталось не более семи знаков после запятой. Тогда округленное число примет следующий вид: 0,7835479;

5) кроме указанных выше случаев, погрешности могут появляться в результате действий над приближенными числами. В этом случае погрешности исходных данных в какой-то мере переносятся на результат вычислений.

Полная погрешность является результатом сложного взаимодействия всех видов погрешностей. При решении конкретных задач те или иные погрешности могут отсутствовать или мало влиять на образование полной погрешности. Однако для полного анализа погрешностей необходимо учитывать все их виды.

Во всех случаях полная погрешность не может превышать по своей абсолютной величине суммы абсолютных величин всех видов погрешностей, но обычно она редко достигает такой максимальной величины.

Таким образом, погрешности можно подразделить на три большие группы:

1) исходные, или неустранимые, к которым относятся погрешности, возникающие в результате приближенного описания реальных процессов и неточного задания исходных данных, а также погрешности, связанные с действиями над приближенными числами. Эти погрешности проходят через все вычисления и, являются неустранимыми;

2) погрешности округления (зарождающиеся), которые появляются в результате округления исходных данных, промежуточных и окончательных результатов;

3) остаточные, возникающие в результате замены бесконечных процессов конечной последовательностью действий;

2. Численные методы

На практике в большинстве случаев найти точное решение математических задач не удается. Это происходит главным образом не потому, что мы не умеем это сделать, а поскольку искомое решение обычно не выражается в привычным для нас элементарных или других известных функциях. Поэтому важное значение приобрели методы, особенно в связи с возрастанием роли математических методов в различных областях науки и техники и с появлением высокопроизводительных ЭВМ.

Под численными методами подразумевается методы решения задач, сводящиеся к арифметическим и некоторых логическим действиям над числами, т.е. к тем действиям, которые выполняет ЭВМ.

В зависимости от сложности задачи, заданной точности, применяемого метода и т.д. может потребоваться выполнить от нескольких десятков многих миллиардов действий. Если число действий не превышают тысячи, то с такой задачей обычно может справиться человек, имя в распоряжении калькулятор и набор таблиц элементарных функций. Однако без ЭВМ явно не обойтись, если для решения задач нужно выполнить, скажем, порядка миллиона действий и тем более, когда решение должно быть найдено в жатые сроки.

Решение, полученное численным методом, обычно является приближенным, т.е. содержит некоторую погрешность.

Оценка погрешности может быть произведена: с помощью абсолютной погрешности; с помощью относительной погрешности; с помощью остаточного члена; с помощью статистических оценок.

При работе с приближенными величинами вычислитель должен уметь:

а) давать математические характеристики точности приближенных величин;

б) зная степень точности исходных данных, оценить степень точности результатов;

в) брать исходные данные с такой степенью точности, чтобы обеспечить заданную точность результата. В этом случае не следует слишком завышать точность исходных данных, чтобы избавить вычислителя от бесполезных расчетов;

г) уметь правильно построить вычислительный процесс, чтобы избавить его от тех выкладок, которые не окажут влияния на точные цифры результата.

3. Абсолютная и относительная погрешности

Пусть a – точное, вообще говоря, неизвестное числовое значение некоторой величины.

a* – известное приближенное числовое значение этой величины (приближенное число).

Абсолютная величина разности между точным числом и его приближенным значением называется абсолютной погрешностью приближенного числа:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины(1)

Здесь возможны два случая.

1. Точное чиcло а нам известно. Тогда абсолютная; погрешность приближенного числа легко находится по формуле (1).

Пример 1. Пусть a = 784,2737, a * = 784,274; тогда; абсолютная погрешность Δ а = | а- a * | = |784,2737—784,274| = 0,0003.

2. Точное число a нам неизвестно, тогда вычислить абсолютную погрешность по формуле (1) нельзя. Поэтому пользуются понятием границы абсолютной погрешности, удовлетворяющей неравенству

Граница абсолютной погрешности, т. е. число, заведомо превышающее абсолютную погрешность (или в крайнем случае равное ей), называется предельной абсолютной погрешностью.

Следовательно, если Δа*предельная абсолютная погрешность, то

Δ(а*) = |а- a*| Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныΔа* (2)

Значение точного числа А всегда заключено в следующих границах:

a* — Δа* Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныa Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныa* + Δа*. (3)

Пример 2. Число 45,3 получено округлением. Точное значение числа неизвестно, однако, пользуясь правилами округления чисел, можно сказать, что абсолютная погрешность не превышает (меньше или равна) 0,05.

Следовательно, границей абсолютной погрешности (предельной абсолютной погрешностью) можно считать 0,05. Записывают это так: 45,3 ( ± 0,05). Скобки часто опускают, так что запись 45,3 ± 0,05 означает то же самое. Двойной знак ± означает, что отклонение приближенного значения числа от точного возможно в обе стороны. В качестве границы абсолютной погрешности берут по возможности наименьшее число.

Пример 3. При измерении длины отрезка оказалось, что ошибка, допущенная нами, не превышает 0,5 см; тем более она не превышает 1, 2 или 3 см. Каждое из этих чисел можно считать границей абсолютной погрешности. Однако нужно указать наименьшую из них, так как чем меньше граница абсолютной погрешности, тем точнее выражается приближенное значение числа. В записи приближенного числа, полученного в результате измерения, обычно отмечают его предельную абсолютную погрешность.

На практике часто применяют выражения типа: «с точностью до 0,01»; «с точностью до 1 см и т. д. Это означает, что предельная абсолютная погрешность соответственно равна 0,01; 1 см и т. д.

Пример 4. Если длина отрезка l = 184 см измерена с точностью до 0,05 см, то пишут l = 184 см ±0,05 см. Здесь предельная абсолютная погрешность Δ l *= 0,05 см, а точная величина длины l отрезка заключена в следующих границах: 183,95 см Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныl Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины184,05 см.

По абсолютной и предельной абсолютной погрешностям нельзя судить о том, хорошо или плохо произведено измерение.

Пример 5. Пусть при измерении книги и длины стола были получены результаты: l 1 = 28,4 ±0,1 (см) и l 2 = 110,3 ±0,1 (см). И в первом, и во втором случае предельная абсолютная погрешность составляет 0,1 см. Однако второе измерение было произведено более точно, чем первое.

Для того чтобы определить качество произведенных измерений, необходимо определить, какую долю составляет абсолютная или предельная абсолютная погрешность от измеряемой величины, В связи с этим вводится понятие относительной погрешности.

Относительной погрешностью Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины а приближенного числа а называется отношение абсолютной погрешности Δ а к модулю точного числа А (АЧто называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0), т.е.

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины а = Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины(4)

Δ а = | A | Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины а (4’)

Из соотношений (4) и (5) вытекает, что

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныЧто называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины* а ; Δ а Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины | A | Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины а *.

Из определения предельной абсолютной погрешности следует, что Δ а Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины Δ а * . Тогда можно записать

Δ а * =| A | Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины а *. (6)

и за предельную относительную погрешность приближенного числа а можно принять

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины а * = Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины. (7)

Учитывая, что А, как правило, неизвестно и что А Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныа, равенства (6) и (7) можно записать так:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины а * = Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины. (7’)

Возвращаясь к примеру 5, найдем предельные относительные погрешности измерения книги и стола:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины* l 1 = 0,1(см)/28,4(см) Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0,0035, или 0,35%;

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины* l 2 = 0,1(см)/110,3(см) Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0,009, или 0,09%.

Таким образом, измерение стола было произведено намного точнее.

Очевидно, что как относительная погрешность, так и предельная относительная погрешность представляют собой отвлеченные числа, не зависящие от единиц, в которых выражаются результаты измерений.

Пример 6. Определить (в процентах) предельную относительную погрешность приближенного числа а = 35,148 ±0,00074.

Решение. Воспользуемся формулой (7). Тогда

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины а * = Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины= 0,00074 / 35,148 = 0,000021 Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0,0021%.

Пример 7. Определить предельную абсолютную погрешность приближенного числа а = 4,123, если Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины а * = 0,01%.

Решение. Запишем проценты в виде десятичной дроби и для определения предельной абсолютной погрешности и воспользуемся формулой (6′); тогда

Δ а * = | а | Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины а * = 4,123 • 0,0001 = 0,00042.

Пример 8. Определить относительные погрешности чисел х и у, полученных при измерении углов. Какой из результатов более точный?

Решение. Переведем заданные значения x и у в секунды и определим относительные погрешности измерений. Более точным измерением будет то, где относительная погрешность меньше. Имеем:

x = 181810″ ±3″, Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины x = 3/181810 Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0,000017 = 0,0017%;

у = 162936″±2″, Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины y =2/162936 Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0,000013 = 0,0013%.

Измерение y произведено более точно.

Пример 9. Определить, какое равенство точнее: a 1 = 13/19 Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0,684 или a 2 =Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины7,21?

Решение. Для нахождения предельных абсолютных погрешностей берем числа a 1 и a 2 с большим числом десятичных знаков: 13/19 Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0,68421; Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величиныЧто называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины7,2111. Определяем предельные абсолютные погрешности, округляя их с избытком:

Δ * а 2 = | 7,2111-7,21 | Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0,0012.

Находим предельные относительные погрешности:

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины* а1 = Δ* а1 / a 1 = 0,00022/0,684 Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0,00033 = 0,033%;

Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины* а2 = Δ* a 2 / a 2 = 0,0012/7,21 Что называется приближенным значением величины. Смотреть фото Что называется приближенным значением величины. Смотреть картинку Что называется приближенным значением величины. Картинка про Что называется приближенным значением величины. Фото Что называется приближенным значением величины0,00017=0,017%.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *