GLOBAL KNOWLEDGE ARK

Matematika · Pagrindų straipsnis

Artiniai, tikslumas ir matavimo neapibrėžtis

Atskirkite tikslias modelio vertes, apvalintus artinius ir iš matavimų gautus įverčius. Nurodykite apvalinimo taisyklę, išlaikykite informaciją skaičiuodami bei keisdami vienetus ir aiškinkite skyrą, glaudumą, tikslumą bei neapibrėžties rūšį, nepaversdami rezultato skaitmenų garantuotomis ribomis.

Naudingas ankstesnis straipsnis: Ilgis, plotas, tūris ir kasdienės figūros

Grįžti į matematiką

Perskaitę galėsite

  • Skirti skaitmenis po kablelio nuo reikšminių skaitmenų, apvalinti iki artimiausios vertės pusiaukelės atvejais renkantis toliau nuo nulio ir apskaičiuoti žinomą apvalinimo skirtumą nevadinant jo nežinoma fizinio matavimo paklaida.
  • Apibrėžti matuojamąjį dydį ir jo sąlygas, skirti skyrą, glaudumą, tikslumą bei kalibravimą ir atpažinti nurodytą matavimo neapibrėžties rūšį.
  • Išlaikyti neapibrėžties informaciją tiksliai keičiant vienetus ir pateikiant apvalintus rezultatus, intervalų aritmetiką taikant tik aiškiai nurodytame griežtų ribų modelyje.
01

Nustatykite, kodėl vertė yra tiksli arba įvertinta

Modelis gali nurodyti tiksliai 8/3 m ilgį, nors jo dešimtainė išraiška nesibaigia. Tikslus dvylikos daiktų skaičius taip pat nepriklauso nuo to, kiek skaitmenų po kablelio užrašote. Vertė yra tiksli dėl dydžio apibrėžimo ar nurodytų modelio sąlygų, o ne dėl pateikto skaičiaus ilgio. Tikriems matavimams reikia jų pačių informacijos ir ribotumų.

Artinys vertę pakeičia artimu, patogesniu užrašu, pavyzdžiui, 8/3 m ≈ 2,67 m. Įvertis gali kilti iš apytikrio samprotavimo arba matavimo procedūros, naudojančios stebėjimus ir modelį. Įvardykite jo kilmę. Pateikta matavimo vertė yra apibrėžto dydžio įvertis; daugelis užrašytų skaitmenų nenustato nežinomo dydžio vertės tiksliai.

02

Tiksliam ryšiui naudokite lygybę, o apvalintai vertei ≈

Ryšys 1 cm = 10 mm yra tikslus. Toks yra ir perrašymas 12,345 cm = 123,45 mm, kai abu skaičiai apibūdina tą pačią nurodytą vertę. Tačiau apvalinus iki dviejų skaitmenų po kablelio centimetrais gauname 12,345 cm ≈ 12,35 cm. Apytikslės lygybės ženklas nurodo pakeistą vertę. Kartu su rezultatu išlaikykite vienetą ir pateikimo instrukciją.

Žinomam pradiniam x ir apvalintam rezultatui q skirtumą su ženklu q − x galima apskaičiuoti tiksliai. Matavimo įverčiui tai skirtumas nuo pradinio įverčio, o ne nuo nežinomo fizinio dydžio. Matavimo paklaida yra išmatuota dydžio vertė minus atskaitos dydžio vertė; pati atskaita gali turėti neapibrėžtį, o tikroji dydžio vertė paprastai nėra tiksliai žinoma. Ekrano apvalinimo skirtumas nenustato tos matavimo paklaidos.

03

Nurodykite, ar skaičiuojate vietas po kablelio, ar reikšminius skaitmenis

Skaitmenys po kablelio skaičiuoja vietas po dešimtainio kablelio pasirinktu vienetu. Reikšminiai skaitmenys skaičiuoja įprastame skaitiniame rezultate išlaikytus skaitmenis, pradedant pirmu nenuliniu. Pradiniai nuliai nustato dešimtainį mastelį; jie nėra reikšminiai skaitmenys. Nuliai dešimtainio užrašo gale gali sąmoningai išlaikyti reikšminius skaitmenis. Mokslinis užrašas šį pasirinkimą parodo aiškiai: 4,50 × 10^2 koeficiente nurodo tris reikšminius skaitmenis.

Vien sveikojo skaičiaus užrašas, pavyzdžiui, 450, nepaaiškina, kuriuos galinius nulius ketinta laikyti reikšminiais. Pateikite kontekstą arba vienareikšmį užrašą. Jei 450 yra tikslus daiktų skaičius, jis lieka tikslus skaičius, o ne neapibrėžtas matavimas, ribojamas tų spausdintų skaitmenų. Reikšminių skaitmenų susitarimai aprašo pateikimo pasirinkimą; vien skaitmenys nenurodo matavimo neapibrėžties, jos rūšies ar tikimybės.

Užrašai pagal įprastus reikšminių skaitmenų pateikimo susitarimus
UžrašasSkaitmenys po kablelioReikšminiai skaitmenys
0,0045053
4,5023
450,014
4500Galinių nulių prasmei reikia konteksto
4,50 × 10^2Koeficiente yra 2Koeficiente yra 3
04

Nurodykite artimiausios vertės apvalinimą ir pusiaukelės atvejų taisyklę

Šioje pamokoje apvaliname iki artimiausios leidžiamos vertės, pusiaukelės atvejais rinkdamiesi toliau nuo nulio. Iki p skaitmenų po kablelio pasirinktu vienetu pateikimo žingsnis yra s = 10^−p to vieneto. Pasirinkite artimesnį s kartotinį; jei abu vienodai arti, pasirinkite didesnio modulio vertę. Taigi tikslūs 12,345 cm iki dviejų skaitmenų po kablelio apvalinami į 12,35 cm, o −12,345 cm į −12,35 cm. Rezultato ir pradinės vertės skirtumai su ženklais yra +0,005 cm ir −0,005 cm.

Žinomai tiksliai pradinei vertei vien artimiausios vertės apvalinimas duoda |q − x| ≤ s/2. Tai apriboja skaitinį apvalinimo skirtumą nuo tos pradinės vertės, o ne nežinomą matavimo paklaidą ar visą neapibrėžtį. Kiti susitarimai, įskaitant apvalinimą iki lyginio paskutinio išlaikyto skaitmens pusiaukelės atveju, gali duoti kitokį rezultatą, todėl perskaitykite nurodytą taisyklę. Mažos teigiamos vertės apvalinimas į nulį neteigia, kad pradinė vertė buvo nulis.

Reikšminių skaitmenų apvalinimas naudoja pirmojo nenulinio skaitmens mastelį. Pagal tą pačią pusiaukelės atvejų taisyklę tikslūs 0,04995 cm, apvalinti iki trijų reikšminių skaitmenų, yra maždaug 0,0500 cm = 5,00 × 10^−2 cm. Pernaša pakeičia pirmą skaitmenį ir išlaiko tris reikšminius skaitmenis. Jei apvalintas mokslinio užrašo koeficientas pasiekia dešimt, normalizuokite jį išlaikydami prašomus reikšminius skaitmenis.

05

Skaičiuodami išlaikykite tikslią arba neapvalintą informaciją

Tikslų modelio ilgį 8/3 m pirmiausia pakeitę centimetrais gauname 800/3 cm. Galutinis rezultatas iki dviejų skaitmenų po kablelio yra maždaug 266,67 cm. Jei 8/3 m pirma apvalinsite į 2,67 m ir tada pakeisite vienetą, gausite 267 cm. Tikslus vieneto daugiklis neatkuria ankstesniu apvalinimu pašalintos informacijos.

Tarpiniuose veiksmuose naudokite tikslias trupmenas, simbolines konstantas arba turimas neapvalintas vertes. Apvalinkite vieną kartą prašomam galutiniam pateikimui ir vienetui. Jei turite tik apvalintą pradinę vertę, nurodykite šį ribotumą, o ne atkurkite niekada nepateiktus skaitmenis. Daugelis skaičiuotuvo parodytų skaitmenų nesuteikia naujos informacijos apie išmatuotą pradinį dydį ar netobulą modelį.

06

Apibrėžkite matuojamąjį dydį ir sąlygas

Matuojamasis dydis yra dydis, kurį ketinama išmatuoti. Apibrėžkite jį aiškiai: pavyzdžiui, strypo ilgį tarp įvardytų galų, esant nurodytai temperatūrai ir nustatytoms atramos sąlygoms. Aprašykite procedūrą, priemonę, svarbią atskaitą ir veikimo sąlygas. Rodmuo be šios informacijos gali nenusakyti to paties dydžio kaip kitas rodmuo su tuo pačiu vienetu.

Skyra siejama su mažiausiu matuojamojo dydžio pokyčiu, sukeliančiu pastebimą rodmens pokytį. Skaitmeninis ekranas, kintantis 0,01 cm žingsniais, aprašo jo parodymų diskretumą, tačiau vien šis žingsnis neapima visų matavimo ribotumų. Iš paskutinio parodyto skaitmens automatiškai nepriskirkite neapibrėžties ±0,005 cm ar kitos ribos. Standartinei neapibrėžčiai reikia svarbios informacijos, matavimo modelio ir vertinimo metodo; čia jos nenustatome iš trūkstamų duomenų.

07

Atskirkite pakartotinių rezultatų glaudumą nuo artumo atskaitai

Matavimo glaudumas apibūdina pakartotinių rodmenų ar išmatuotų verčių artumą tarpusavyje nustatytomis sąlygomis. Pakartojamumas yra glaudumas esant nurodytoms artimai išlaikomoms sąlygoms, pavyzdžiui, tai pačiai procedūrai, operatoriams, matavimo sistemai, vietai ir trumpam laiko tarpui. Glaudi rodmenų grupė gali rodyti gerą pakartojamumą, nors visi rodmenys tebėra pasislinkę nuo svarbios atskaitos.

Matavimo tikslumas siejamas su artumu tikrajai dydžio vertei; praktikoje atskaitos vertės ir jų neapibrėžtys padeda įvertinti palyginimą. Tikslumo nenustato vien pakartojamumas ar ilgas dešimtainis rodmuo. Kalibravimas nustatytomis sąlygomis nustato ryšį tarp atskaitos dydžių verčių ir priemonės rodmenų su jų neapibrėžtimis. Jis nereiškia, kad kiekvieno vėlesnio rodmens vertė žinoma tiksliai, o kalibravimas skiriasi nuo priemonės reguliavimo. Nurodykite, kas kalibruota ir kurios sąlygos taikomos.

Skirtingi klausimai apie matavimo procedūrą
SąvokaKlausimas
SkyraKoks dydžio pokytis gali sukelti pastebimą rodmens pokytį?
GlaudumasKaip artimai pakartotiniai rezultatai sutampa nustatytomis sąlygomis?
TikslumasKaip arti tikrosios dydžio vertės yra rezultatas, vertinant pagal tinkamą atskaitos informaciją?
KalibravimasKoks ryšys susieja rodmenis su atskaitos vertėmis nurodytomis sąlygomis?
NeapibrėžtisKokią priskiriamų dydžio verčių sklaidą apibūdina nurodyta informacija ir metodas?
08

Prieš aiškindami ± atpažinkite neapibrėžties parametrą

Matavimo neapibrėžtis yra neneigiamas parametras, apibūdinantis apibrėžtam matuojamajam dydžiui priskiriamų verčių sklaidą pagal turimą informaciją. Ji nėra pati matavimo paklaida ir automatiškai nesuteikia garantuoto intervalo, kuriame yra nežinoma tikroji vertė. Užrašas ± be jo prasmės palieka svarbią informaciją nenurodytą.

Standartinė neapibrėžtis u išreiškia neapibrėžtį kaip standartinį nuokrypį. Išplėstinė neapibrėžtis U gaunama iš suminės standartinės neapibrėžties u_c taikant aprėpties koeficientą k > 1: U = ku_c. Šie dydžiai turi būti pateikti arba įvertinti tinkamu modeliu ir metodu. Jei ataskaita nurodo aprėpties koeficientą ar aprėpties tikimybę, išlaikykite juos ir jų sąlygas. Vien nurodytas k nenustato konkrečios aprėpties tikimybės ar garantuotos ribos; jų nesukurkite iš skaitmenų ar ± ženklo.

Aiškiai nurodytas griežtų ribų modelis yra kitoks. Jame prielaida garantuoja, kad kiekviena leidžiama vertė yra pateiktame intervale. Įrankio nominalus rodmuo 12,34 cm turi nurodytą griežtą intervalą [12,30; 12,38] cm, lygiavertį nominaliai vertei ±0,04 cm pagal tą deklaruotą prasmę. Tai mokomasis ribų modelis be pateikto standartinės, išplėstinės neapibrėžties ar tikimybės aiškinimo. Garantija kyla iš prielaidos, o ne vien iš užrašo.

09

Intervalų aritmetiką naudokite tik jos nurodytame modelyje

Tarkime, aiškus modelis leidžia x intervale [a; b] ir y intervale [c; d]. Sudėjus x + y yra intervale [a + c; b + d]. Jei visi galai teigiami, sandauga xy yra intervale [ac; bd], nes bet kurio teigiamo pradinio dydžio didinimas didina sandaugą. Tai nurodyto modelio leidžiamų verčių ribos. Jei leidžiama kiekviena abiejų intervalų verčių pora, galai pasiekiami. Kitu atveju intervalas gali būti apgaubianti riba, o ne tikslus visų pasiekiamų rezultatų aprašas.

Stačiakampio modeliui, leidžiančiam kiekvieną L intervale [1,98; 2,02] m ir W intervale [0,99; 1,01] m derinį, kraštinių suma yra [2,97; 3,03] m. Perimetras yra [5,94; 6,06] m, o plotas [1,9602; 2,0402] m². Šios išvados naudoja teigiamus matmenis, stačiakampio formules ir aiškias griežtas ribas. Ploto intervalas nesimetriškas nominalaus 2 m² ploto atžvilgiu. Nepakeiskite jo į 2 ± 0,04 m², nes taip pašalintumėte dalį leidžiamų verčių.

Šios taisyklės nėra standartinės neapibrėžties sklidimo formulės. Standartinėms neapibrėžtims reikia matavimo modelio ir informacijos apie skirstinius bei priklausomybes; jų negalima be pagrindimo įstatyti į griežtų ribų taisyklę. Teigiamos sandaugos galų taisyklė taip pat negali būti nepakeista taikoma bet kokiems intervalams su ženklais. Prieš skaičiuodami nurodykite sritį ir prielaidas.

10

Keiskite vienetus nekeisdami neapibrėžties rūšies

Tikslus daugiklis 1 cm = 10 mm vertę ir nurodytą neapibrėžties dydį padaugina iš dešimties. Jis taip pat pakeičia abu aiškiai pateikto griežto intervalo galus: 12,34 cm su griežtomis ribomis [12,30; 12,38] cm tampa 123,4 mm su ribomis [123,0; 123,8] mm. Standartinė neapibrėžtis lieka standartinė, išplėstinė – išplėstinė, o nurodyta riba lieka nurodyta riba. Tikslus keitimas nepagerina matavimo.

Prieš pasirinkdami skaitmenis po kablelio, pasirinkite galutinį vienetą. Du skaitmenys po kablelio cm duoda pateikimo žingsnį 0,01 cm = 0,1 mm; du skaitmenys po kablelio mm duoda 0,01 mm žingsnį. Tai skirtingi fiziniai apvalinimo žingsniai. Todėl tas pats dydis gali turėti skirtingus apvalintus rezultatus, kai keisdami vienetą išlaikote tą patį vietų po kablelio skaičių. Išsaugokite neapvalintą pradinę vertę ir nurodytą neapibrėžties informaciją net apvalindami rodomą nominalią vertę.

Ataskaita turi nurodyti įvertį, vienetą ir jo neapibrėžties prasmę. Jei ± reiškia išplėstinę neapibrėžtį, pateikite nurodytą U, aprėpties koeficientą ir pateiktą aprėpties tikimybę su jos sąlygomis. Jei jis reiškia griežtą ribą, aiškiai nurodykite tą modelį. Apvalindami vertę ar neapibrėžtį rodymui laikykitės nurodytos pateikimo tvarkos ir išlaikykite pagrindinę informaciją. Apvalinimas nesumažina pradinės neapibrėžties ir nepagrindžia pradinio intervalo centro perkėlimo į naują apvalintą vertę.

11

Palyginkite apvalintą rezultatą su nepakitusia pradine informacija

Pradėkite nuo įrankio tikslios teigiamos pradinės vertės 12,345 cm, dviejų skaitmenų po kablelio ir centimetrų. Apvalintas rezultatas yra 12,35 cm, o rezultato ir pradinės vertės skirtumas su ženklu +0,005 cm. Pasirinkite tikslią neigiamą vertę −12,345 cm, kuri nusako poslinkį su ženklu, o ne atkarpos ilgį: iki dviejų skaitmenų po kablelio centimetrais ji duoda −12,35 cm ir −0,005 cm skirtumą. Maža tiksli teigiama vertė 0,04995 cm šiuo pasirinkimu duoda 0,05 cm; stambesnis apvalinimas gali rodyti nulį nepaversdamas pradinės vertės nuliu.

Ketvirtas pavyzdys yra nominalus rodmuo 12,34 cm su aiškiai nurodytu griežtu intervalu [12,30; 12,38] cm. Apvalinus iki nulio skaitmenų po kablelio gaunamas rezultatas 12 cm, kuris yra už to pradinio intervalo. Intervalas lieka susietas su pradiniu įverčiu; nerašykite 12 ± 0,04 cm ir neperkelkite jo prie apvalintos vertės. Nulinis rezultato ir pradinės vertės skirtumas iki dviejų skaitmenų po kablelio reikštų tik tai, kad rodmuo neapvalintas, o ne tai, kad fizinio matavimo paklaida ar neapibrėžtis buvo nulis.

Pasirinkite nulį, vieną ar du skaitmenis po kablelio ir cm arba mm. Keturi pavyzdžiai, trys vietų skaičiai ir du vienetai duoda 4 × 3 × 2 = 24 tikslias būsenas. Įrankis apvalina iki artimiausios vertės, pusiaukelės atvejais renkasi toliau nuo nulio ir rodo prašomus galinius nulius. Vienetų keitimas išlaiko pradinę vertę bei griežtas ribas, o tas pats vietų skaičius pakeičia fizinį apvalinimo žingsnį. Iki dviejų skaitmenų po kablelio mm tiksli teigiama vertė duoda 123,45 mm; jos iki dviejų vietų cm apvalintas rezultatas, pakeistas vėliau, duotų 123,50 mm. Rodomi skirtumai yra skaitiniai apvalinimo skirtumai nuo pateiktos tikslios vertės ar nominalaus įverčio, o ne apskaičiuotos nežinomos fizinės paklaidos.

Keturi pavyzdžiai iki dviejų skaitmenų po kablelio centimetrais
Pradinės vertės rūšisPateikta pradinė vertėApvalintas rezultatasRezultatas minus pradinė vertė
Tiksli teigiama vertė12,345 cm12,35 cm+0,005 cm
Tikslus poslinkis su ženklu−12,345 cm−12,35 cm−0,005 cm
Maža tiksli teigiama vertė0,04995 cm0,05 cm+0,00005 cm
Nominalus rodmuo su nurodytomis griežtomis ribomis12,34 cm; pradinis [12,30; 12,38] cm12,34 cm0 cm nuo nominalios pradinės vertės

Apvalinimo ir matavimo tyrinėjimo įrankis

Pasirinkite tikslų skaičių arba nominalų matavimo įvertį su nurodytu griežtu intervalu. Tada pasirinkite skaitmenų po kablelio skaičių ir centimetrus arba milimetrus. Šie trys pasirinkimai nepriklausomi. Apvalinant pasikeičia užrašomas rezultatas; pradinis skaičius nesikeičia, o naujos informacijos apie matavimo prietaisą neatsiranda.

Pasirinkite pradinį skaičių
Pasirinkite rezultato skaitmenų po kablelio skaičių
Pasirinkite užrašo vienetą

Tiksliai nurodytas pradinis skaičius: 12,345 cm.

Šiame pavyzdyje matematinis pradinis skaičius nurodytas tiksliai. Apvalintas rezultatas yra šio skaičiaus artinys. Neigiamas skaičius reiškia poslinkį su ženklu; ženklas nusako kryptį. Mažas teigiamas skaičius gali būti suapvalintas iki nulio, tačiau nuo to netampa tiksliu nuliniu dydžiu.

Taikykite tikslią apvalinimo taisyklę

Apvalinkite iki artimiausio pasirinkto žingsnio kartotinio. Kai skaičius tiksliai per vidurį, rinkitės toliau nuo nulio esantį kartotinį. Užraše išlaikykite pasirinktus galinius nulius. Skaičiavimui naudojamas pradinis racionalusis skaičius, o ne anksčiau suapvalintas rezultatas.

Pasirinktas užrašo apvalinimo žingsnis: 0,01 cm = 0,01 cm.

12,35 cm − (12,345 cm) = +0,005 cm.

Skirtumas su ženklu lygus apvalintam rezultatui minus tikslus pradinis skaičius. Jis apibūdina šį užrašo apvalinimą tuo pačiu vienetu.

Perskaičiavimas 1 cm = 10 mm yra tikslus. Pasirinkus milimetrus ir išlaikius tą patį skaitmenų po kablelio skaičių, pasirenkamas smulkesnis fizinis apvalinimo žingsnis, todėl apvalintas rezultatas gali pasislinkti. Pradinio skaičiaus ir griežto intervalo fizinės vertės išlieka.

Palyginkite pradinį skaičių, rezultatą ir išsaugotą intervalą

Mėlynas apskritimas – tikslus pradinis skaičius. Violetinis rombas – apvalintas rezultatas.

Šiam pavyzdžiui vienetų ir skaitmenų po kablelio pasirinkimai nekeičia fizinio ašies intervalo. Padalų užrašai perskaičiuojami pagal vienetą. Žymekliai yra skirtingose eilėse, kad vienodos ar artimos vertės liktų matomos. Kitas pradinis pavyzdys gali naudoti kitą aiškiai pažymėtą intervalą; prieš lygindami vietas palyginkite ašies užrašus. Siauruose ekranuose paslinkite schemą horizontaliai, kad pamatytumėte visą intervalą.
Rezultatai kiekvienam skaitmenų po kablelio pasirinkimui tuo pačiu vienetu
Skaitmenys po kablelioApvalintas rezultatasRezultatas minus pradinis skaičius
012 cm−0,345 cm
112,3 cm−0,045 cm
212,35 cm+0,005 cm

Skaitmenys po kablelio ir rodomi nuliai yra užrašo pasirinkimai. Jie nenustato prietaiso skyros, pakartojamumo, tikslumo ar nežinomos tikrosios vertės. Pradinis griežtas intervalas nurodytas kaip prielaida, o ne išvestas iš skaitmenų skaičiaus.

12

Patikrinkite, ką rezultatas iš tikrųjų teigia

Įvardykite apibrėžtą dydį, jo vienetą, pradinės vertės šaltinį ir sąlygas. Nuspręskite, ar vertė nurodyta kaip tiksli, įvertinta iš matavimų, ar jau apvalinta. Nurodykite skaitmenis po kablelio arba reikšminius skaitmenis ir pusiaukelės atvejų taisyklę. Išlaikykite neapvalintą informaciją skaičiuodami bei keisdami vienetus, tada atskirkite tikslų perrašymą nuo galutinio artinio.

Matavimui skirkite skyrą, glaudumą, tikslumą ir kalibravimą. Atpažinkite, ar neapibrėžtis yra standartinė, išplėstinė, ar atskirai nurodyta griežta riba, ir išlaikykite pateiktus koeficientus, tikimybes bei prielaidas. Garantuotų ribų nenustatykite iš skaitmenų, ±, pakartotinių rezultatų glaudumo ar vien aprėpties koeficiento. Apvalinimo skirtumas gali būti žinomas, nors fizinio matavimo paklaida lieka neapibrėžta. Kita pamoka „Įvertinimas ir atsakymų pagrįstumo tikrinimas“ naudoja apytikrius palyginimus ir konteksto patikras rezultato pagrįstumui įvertinti.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Prieš apvalindami tikslią vertę pasirinkite galutinį vienetą

Tiksli modelio vertė yra 12,345 cm. Pateikite ją iki dviejų skaitmenų po kablelio pirmiausia mm ir atskirai cm, apvalindami iki artimiausios vertės, o pusiaukelės atvejais rinkdamiesi toliau nuo nulio. Palyginkite ankstyvą cm apvalinimą prieš mm pateikimą. Taip pat apvalinkite tikslų poslinkį su ženklu −12,345 cm iki dviejų vietų cm.

  1. Pirmiausia tiksliai pakeiskite vienetą: 12,345 cm = 123,45 mm. Jau yra du skaitmenys po kablelio mm, todėl šis rezultatas lygus tiksliai pradinei vertei ir turi 0 mm apvalinimo skirtumą.
  2. Centimetrais 12,345 yra tiksliai per vidurį tarp dviejų artimiausių verčių su dviem skaitmenimis po kablelio. Pasirinkite didesnį modulį: 12,345 cm ≈ 12,35 cm. Rezultatas minus pradinė vertė yra +0,005 cm = +0,05 mm.
  3. Jei apvalinti 12,35 cm pakeičiami ir pateikiami iki dviejų vietų mm, gauname 123,50 mm. Tai skiriasi nuo tinkamai išlaikytų 123,45 mm per +0,05 mm. Tikslus keitimas neatkuria pašalintos informacijos.
  4. Neigiamam poslinkiui pusiaukelės atveju renkantis toliau nuo nulio gaunama −12,35 cm. Rezultato ir pradinės vertės skirtumas su ženklu −0,005 cm. Šis skirtumas susijęs su tiksliai pateiktu skaičiumi, o ne nežinomu fiziniu dydžiu.

Galutinis mm rezultatas: tiksliai 123,45 mm. Galutinis cm rezultatas: maždaug 12,35 cm; neigiamas rezultatas: maždaug −12,35 cm. Ankstyvas cm apvalinimas duotų 123,50 mm vietoje 123,45 mm.

Apskaičiuokite perimetrą ir plotą nurodytame ribų modelyje

Stačiakampio modelis aiškiai leidžia kiekvieną kraštinių ilgių porą L intervale [1,98; 2,02] m ir W intervale [0,99; 1,01] m. Tai nurodytos griežtos ribos, o ne standartinės neapibrėžtys. Nominalios kraštinės yra 2 m ir 1 m. Raskite L + W, perimetro ir ploto intervalus bei palyginkite su nominaliais rezultatais.

  1. Kraštinių sumai sudėkite galus: [1,98 + 0,99; 2,02 + 1,01] m = [2,97; 3,03] m.
  2. Perimetras P = 2(L + W), todėl intervalą padauginkite iš teigiamo koeficiento du: P yra [5,94; 6,06] m. Nominalus perimetras 6 m.
  3. Visi matmenys teigiami, todėl ploto galai yra apatinių ir viršutinių galų sandaugos: A yra [1,98 × 0,99; 2,02 × 1,01] m² = [1,9602; 2,0402] m². Nominalus plotas 2 m².
  4. Ploto nuokrypiai nuo nominalaus yra −0,0398 m² ir +0,0402 m², todėl intervalas nesimetriškas. Kiekvienas galas leidžiamas pagal modelio visų porų sąlygą; tikimybė ar standartinė neapibrėžtis neapskaičiuota.

Kraštinių suma: [2,97; 3,03] m. Perimetras: [5,94; 6,06] m, nominalus 6 m. Plotas: [1,9602; 2,0402] m², nominalus 2 m². Šie intervalai turi tik aiškiai nurodytą griežtų ribų prasmę.

Pakeiskite ataskaitos vienetą nekeisdami neapibrėžties aiškinimo

Ataskaita pateikia įvertį y = 1,234 m, suminę standartinę neapibrėžtį u_c = 0,005 m ir išplėstinę neapibrėžtį U = 0,010 m su aprėpties koeficientu k = 2. Aprėpties tikimybė nepateikta. Visus pateiktus dydžius pakeiskite į cm ir apibūdinkite, ką šioje ataskaitoje reiškia y ± U.

  1. Naudokite tikslų ryšį 1 m = 100 cm: y = 123,4 cm, u_c = 0,5 cm ir U = 1,0 cm. Jų fizinės prasmės išlaikomos.
  2. Patikrinkite pateiktą išplėtimo ryšį: U = ku_c = 2 × 0,5 cm = 1,0 cm. Ši patikra naudoja ataskaitos informaciją; ji nenustato u_c iš trūkstamų stebėjimų ar ekrano skaitmens.
  3. Užrašas (123,4 ± 1,0) cm žymi pateiktą įvertį su išplėstine neapibrėžtimi U = 1,0 cm ir nurodytu k = 2. Kartu su užrašu išlaikykite rūšies žymą ir koeficientą.
  4. Vien pateiktas k neduoda konkrečios aprėpties tikimybės ar garantuotos griežtos ribos. Jei metodas ir aprėpties tikimybė būtų pateikti, jų informaciją taip pat reikėtų išlaikyti.

y = 123,4 cm, u_c = 0,5 cm ir U = 1,0 cm, o k = 2 nesikeičia. ± dydis yra išplėstinė neapibrėžtis, ne automatiškai garantuota riba, ir ataskaita nepateikė aprėpties tikimybės.

Pabandykite patys

  1. Modelis nurodo tikslų 8/3 m ilgį. Kuris ženklas tinka teiginiams: 8/3 m … 800/3 cm ir 8/3 m … 2,67 m? Ar tikras rodmuo su daug skaitmenų taptų tikslus vien dėl tokio užrašo?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    8/3 m = 800/3 cm yra tikslus vieneto perrašymas. 8/3 m ≈ 2,67 m yra apvalintas artinys. Ilgas rodmens užrašas netampa tikslia fizinio dydžio verte.

    Metro ir centimetro daugiklis tikslus, o baigtinis dešimtainis užrašas iš šios nesibaigiančios trupmenos pašalina informaciją. Vertė yra tiksli dėl apibrėžimo ar nurodymo sąlygoje. Matavimas išlaiko modelį, sąlygas ir neapibrėžties informaciją nepriklausomai nuo parodytų skaitmenų skaičiaus.

  2. Pagal įprastus pateikimo susitarimus suskaičiuokite skaitmenis po kablelio ir reikšminius skaitmenis užrašuose 0,00450, 4,50 ir 450,0. Kokios papildomos informacijos reikia vien užrašui 450? Ar vien skaitmenų skaičius suteikia matavimo neapibrėžtį?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    0,00450 turi penkis skaitmenis po kablelio ir tris reikšminius; 4,50 turi du ir tris; 450,0 turi vieną ir keturis. Galinių nulių prasmei vien užraše 450 reikia konteksto arba aiškios formos, pavyzdžiui, 4,50 × 10^2. Vien skaitmenų skaičius nenurodo matavimo neapibrėžties.

    Pradiniai nuliai nustato kablelio vietą, o sąmoningai išlaikyti dešimtainio užrašo galiniai nuliai yra reikšminiai pagal nurodytą susitarimą. Tikslus skaičius ir matavimo rezultatas gali naudoti tą patį skaičiaus užrašą su skirtinga prasme. Aiškiai išlaikykite kontekstą ir neapibrėžties rūšį.

  3. Apvalindami iki artimiausios vertės, o pusiaukelės atvejais rinkdamiesi toliau nuo nulio, tikslius 2,345 cm ir −2,345 cm apvalinkite iki dviejų skaitmenų po kablelio. Atskirai tikslius 0,04995 cm apvalinkite iki trijų reikšminių skaitmenų. Pateikite pirmos poros rezultato ir pradinės vertės skirtumus su ženklais.

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    Rezultatai maždaug 2,35 cm ir −2,35 cm su skirtumais +0,005 cm ir −0,005 cm. Trijų reikšminių skaitmenų rezultatas yra maždaug 0,0500 cm = 5,00 × 10^−2 cm.

    Pusiaukelės atveju pasirinkite didesnį modulį, todėl neigiamas ir teigiamas skirtumai turi skirtingus ženklus. Reikšminių skaitmenų apvalinimas gali pernešti į kitą mastelį; išlaikykite prašomus galinius nulius ir normalizuokite mokslinį užrašą. Šie skirtumai susiję su žinomomis pradinėmis vertėmis, o ne nežinomomis matavimo paklaidomis.

  4. Tikslų modelio ilgį 8/3 m pateikite iki dviejų skaitmenų po kablelio cm. Palyginkite keitimą pirmiausia su metro vertės apvalinimu į 2,67 m prieš keitimą. Kodėl tikslus vieneto keitimas neištaiso antrojo kelio?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    Keitimas pirmiausia duoda 800/3 cm ≈ 266,67 cm. Pirma apvalinus į 2,67 m ir pakeitus gauname 267 cm. Ankstesnis apvalinimas pašalino informaciją prieš prašomą pateikimą.

    Keisdami vienetą išlaikykite tikslią trupmeną ar neapvalintą vertę ir galutinį apvalinimą taikykite prašomu vienetu. Tikslus daugiklis pakeičia išraišką, bet negali atkurti pašalintų skaitmenų. Jei pateikta tik apvalinta pradinė vertė, šis ribotumas turi likti rezultato aiškinime.

  5. Ekranas kinta 0,01 mm žingsniais, o pakartotiniai rodmenys išlaikytomis sąlygomis yra 8,11, 8,12 ir 8,11 mm. Ką apibūdina ekrano žingsnis ir artimi pakartotiniai rodmenys? Ar jie nustato tikslumą arba be papildomos informacijos pagrindžia neapibrėžtį ±0,005 mm?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    Ekrano žingsnis aprašo parodymų diskretumą, o artimi pakartotiniai rodmenys suteikia informacijos apie glaudumą ar pakartojamumą tomis sąlygomis. Jie vieni nenustato tikslumo ir nepagrindžia tos neapibrėžties ribos.

    Skyra, pakartotinių rezultatų artumas ir artumas tinkamai atskaitai yra skirtingi klausimai. Svarbūs kalibravimo ryšys, atskaitos neapibrėžtys, matavimo modelis ir sąlygos. Vien iš paskutinio skaitmens ar šio mažo sąrašo nenustatome standartinės neapibrėžties ar garantuoto intervalo.

  6. Ataskaita pateikia 0,732 m įvertį, 0,004 m suminę standartinę neapibrėžtį ir 0,012 m išplėstinę neapibrėžtį su nurodytu k = 3. Pakeiskite juos į cm. Ar koeficientas nustato konkrečią aprėpties tikimybę arba garantuotą intervalą? Kas turi lydėti ± užrašą?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    Pakeistas įvertis 73,2 cm, suminė standartinė neapibrėžtis 0,4 cm ir išplėstinė neapibrėžtis 1,2 cm, o k = 3 nesikeičia. Vien k neduoda konkrečios tikimybės ar garantuotos ribos. ± užrašui reikia vieneto, neapibrėžties rūšies ir pateiktos aprėpties informacijos arba aiškaus ribų modelio.

    Kiekvieną dydį padauginkite iš tikslaus koeficiento 100 ir išlaikykite ataskaitos aiškinimą. Pateiktas ryšys U = ku_c lieka 1,2 cm = 3 × 0,4 cm. Aprėpties tikimybei reikia nurodyto metodo ir sąlygų; jos negalima sukurti iš skaitmenų, ženklo ar koeficiento.

  7. Mokomasis modelis leidžia kiekvieną x intervale [1,9; 2,1] m ir y intervale [2,8; 3,2] m porą kaip teigiamus ilgius su griežtomis ribomis. Raskite x + y ir xy intervalus. Kodėl šių galų taisyklių negalima laikyti standartinės neapibrėžties sklidimu?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    x + y yra [4,7; 5,3] m, o xy [5,32; 6,72] m². Tai aiškiai nurodyto teigiamų dydžių griežtų ribų modelio rezultatai, ne apskaičiuotos standartinės neapibrėžtys.

    Sudėkite abu apatinius ir abu viršutinius galus; teigiamai sandaugai naudokite 1,9 × 2,8 ir 2,1 × 3,2. Visos poros leidžiamos, todėl galai pasiekiami. Standartinė neapibrėžtis priklauso nuo matavimo modelio, skirstinių ir priklausomybių; jos prasmė skiriasi nuo garantuotų modelio ribų.

Ką verta įsidėmėti

  • Vertė yra tiksli dėl apibrėžimo ar nurodymo sąlygoje; apvalintam artiniui naudokite ≈ ir žinomą apvalinimo skirtumą skirkite nuo fizinio matavimo paklaidos.
  • Nurodykite skaitmenis po kablelio arba reikšminius skaitmenis ir pusiaukelės atvejų taisyklę; ši pamoka apvalina iki artimiausios vertės, pusiaukelėje renkantis toliau nuo nulio.
  • Išlaikykite informaciją skaičiuodami ir tiksliai keisdami vienetus, tada apvalinkite prašomu galutiniu vienetu; tas pats vietų po kablelio skaičius gali reikšti kitą fizinį žingsnį.
  • Apibrėžkite matuojamąjį dydį ir sąlygas bei skirkite skyrą, glaudumą, tikslumą, kalibravimą ir neapibrėžtį.
  • Atpažinkite standartinę ar išplėstinę neapibrėžtį ir aiškų griežtų ribų modelį, išlaikykite pateiktą informaciją ir garantuotų ribų ar tikimybių nespręskite vien iš skaitmenų, ± ar k.

Šaltiniai

Šio straipsnio sąvokų ir mokymo būdų šaltiniai.

  1. Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM)2 šaltiniai
    1. International Vocabulary of Metrology (VIM3) · Definitions with informative annotationsJoint Committee for Guides in Metrology (JCGM)Žinynasjcgm.bipm.orgSkaityti šaltinį
    2. JCGM GUM-1:2023 · Guide to the expression of uncertainty in measurement · Part 1: IntroductionJoint Committee for Guides in Metrology (JCGM)Žinynas · PDFbipm.orgSkaityti šaltinį
  2. National Institute of Standards and Technology (NIST)2 šaltiniai
    1. Technical Note 1297 · Section 6 · Expanded UncertaintyNational Institute of Standards and Technology (NIST)Žinynasnist.govSkaityti šaltinį
    2. Technical Note 1297 · Section 7 · Reporting UncertaintyNational Institute of Standards and Technology (NIST)Žinynasnist.govSkaityti šaltinį
  3. Chemistry 2e · Measurement Uncertainty, Accuracy, and PrecisionOpenStaxVadovėlio skyriusopenstax.orgSkaityti šaltinį
  4. The International System of Units (SI) · 9th edition · Version 4.01Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)Žinynas · PDFbipm.orgSkaityti šaltinį