实验数据处理中有效数字运算规则
数据处理-有效数字及其运算规则
43.3736 ?
43.3
每个数据的最后一位都存在±1的绝对误差
(2)乘除法: 以相对误差最大的数为准,积或商只保留一位可 疑数字,即按有效数字位数最少的数进行修约和 计算。 计算:0.0235 × 20.03 ÷3.1816 = 0.147946002 ? 解:三个数的最后一位都存在±1的绝对误差,相对误差各为: (±1/235)× 100% = ±0.4% 0.0235相对误差最大,修 (±1/2003)× 100% = ±0.05% 约时按3位有效数字计算 (±1/31816) × 100% = ±0.003% 0.0235 × 20.0 ÷3.18 = 0.148 注意:首位数字为8或9,可 9.35 × 0.1856 = 1.736 如 多保留一位有效数字。
=最后保留2位 有效数字
课堂小结
1、总结本次课重点内容及学生需要强化练习的内容 2、作业:微信传送习题 3、预习:误差产生的原因及减免方法
4.改变单位,不改变有效数字的位数
如: 24.01mL 24.0110-3 L
5.其他
(1)容量器皿;滴定管;移液管;容量瓶;4位有效数字
(2)分析天平(万分之一)取小数点后4位表示 (3)标准溶液的浓度,用小数点后4位表示:
0.1000 mol/L
课堂练习 有效数字位数 数 2.0 字 6 有 效 数 字 位 数 0.310 0.020 0.0308 0 5 0 380 2.30 pH= 0 ×104 10.2 5
2.437 2.438 2.436 2.438 2.437
×
4.15
4.2
2.运算规则
先修约,后计算
(1)加减运算: 以各项中绝对误差最大的数为准,和或差只 保留一位可疑数字,即与小数点后位数最少 的数取得一致。
2.3 有效数字与运算规则
第三节 有效数字及其
运算规则
2.3.1 有效数字
2.3.2 有效数字的 运算规则
2.3.3 数字修约规 则
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2.如测定次数;倍数;系数;分数等。 (2)测量或计算值。数据的位数与测定准确度有关。
记录的数字不仅表示数量的大小,而且要正确地反 映测量的精确程度。
结果 0.51800 0.5180 0.518
绝对偏差 ±0.00001 ±0.0001 ±0.001
相对偏差 ±0.002% ±0.02% ±0.2%
有效数字位数 5 4 3
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2.数据中零的作用
数字零在数据中具有双重作用: (1)作普通数字用 (2)作定位用:如 0.05080
4位有效数字 5.08010-2
3.改变单位,不改变有效数字的位数
如: 24.01mL, 24.0110-3 L
4.首位是8或9的情况
第一位数字大于8时,多取一位, 如:9.48,可按4位算;
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5.对数的有效数字
[H+]=5.6×10-13 mol·L-1 pH=12.25
小数点后的数字位数为有效数字位数
数字修约时,只允许对原始数据进行一次修约,而 不能对该数据进行连续修约。
如将15.46修约到2位有效数字,必须将其一次修约 到15,而不能连续修约为15.46→15.5→16。
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2.3.2 数字修约规则
3.当对标准偏差修约时,修约后会使标准偏差结果 变差,从而提高可信度
例:s = 0.134 → 修约至0.14,可信度↑
6.注意点
(1)容量器皿;滴定管;移液管;容量瓶;4位有效数字 (2)分析天平(万分之一)取4位有效数字
有效数字及运算规则
0.44
0.41
Q 0.95
0.97
0.84
0.73
0.64
0.59
0.54
0.51
0.49
步子
1.由大到小排列;
2.计算极差R;
3.计算离群值与其相邻值之差(取绝对值)D;
4.计算舍弃商Q计算:Q计=D/R;
5.根据测定次数和要求设置置信度,查舍弃商Q值表;
6.将Q计与Q表比较,如果Q计≥Q表,则舍弃。
注意:置信度越高,μ置信区间越大。
2.
主要检验有无系统误差。检测测量平均值与标准值或两种分析方法的平均值是否有显著性差异。
由μ= ± 导出
t=
按上式计算出一定置信度下的t值,与查表的t值比较,
当t计≥t表,则存在显著误差;
当t计<t表,则不存在显著误差。
例:用一种新方法测定纯明矾中铝的百分含量。n=9,测量结果:10.74%、10.77%、10.77%、10.77%、10.81%、10.82%、10.83%、10.86%、10.81%,已知标准值10.77%,判断置信度为95%的系统误差。
实验数据处理及结果评价
1.
总体或母体universe,样本swatch,个体individual,样本容量capicotyof sample
无限次数测量,总体平均值μ
平均值(arithmetic average) = =
标准差(均方根偏差,s)standard deviation
S=
相对标准偏差(变异系数,CV)variable coefficient
μ90%= ± =26.74±2.353*0.09/ =26.74±0.11%,即(26.74-0.11,26.74+0.11)=(26.63%~26.85%);
2.4.有效数据及其运算规则
有效数据的运算规则
加减法: 计算结果小数点后位数的确定: 与小数点后位数最少的数一致 50.1 ±0.1 50.1 1.46 ±0.01 1.5 + 0.5812 ±0.001 + 0.6 52.1412 52.2 52.1
应先计算,后修约
乘除法: 计算结果有效数字位数的确定: 与有效数字位数最少的一致)
有效数字位数确定的几项规定:
1. 数字前0不计,数字后计入 : 0.02450(4) 2. 数字后的0含义不清楚时, 最好用指数形 式表示 : 1000 ( 1.0×103(2) , 1.00×103 (3), 1.000 ×103 (4) ) 3. 自然数可看成具有无限多位数(如倍数关 系、分数关系);常数亦可看成具有无限 多位数,如 , e 4. 数据的第一位数大于等于8的, 运算中 可多计一位有效数字,如 95.2%, 8.65
例1 0.0121×25.66×1.0578=0.328432
实验1.2 用NaOH滴定HCl, 甲基橙(MO)为指示剂。
V(NaOH)/mL V(HCl)/mL 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 21.02 23.14 25.27 27.33 29.46 1.053 1.051 1.052
5. 对数与指数的有效数字位数按尾数计, 如 10-2.34(2位); pH=11.02, 则[H+]=9.5×10-12 6. 误差只需保留1~2位; 7. 化学平衡计算中,结果一般为两位有 效数字(由于K值一般为两位有效数字); 8. 常量分析法一般为4位有效数字 (Er≈0.1%),微量分析为2-3位。
混合运算
NaOH
CaCO3 2HCl CaCl 2 H2CO3 HCl(过量) (返滴定法)
大物理论课实验6新4-5有效数字及数据处理
– – – 例 5 3.21 6.5 = – 21 3.21 – 6.5 ————— –– ––
– ————— 结果为 21 –– ––
1605 – 1926
20.865
3.乘方与开方 结果的有效数字与其底或被开 运算规则:
②.小数点前面的“0” 和紧接 小数点后面的“0”不算作有效 数字
如:0.0123dm、0.123cm、0.00123m 均是3位有效数字。
注意:在十进制单位中,进行 单位换算时,有效数字的位数 不变。
(二)数值的科学记数法
数据过大或过小时,可以 用科学表达式。
某电阻值为20000(欧姆),保留三位有 效数字时写成 2.00104 又如数据为0.0000325 m,使用科学记数 法写成3.2510-5 m
f (H Z ) f S (H Z )
25.0 26.1 1.1
f ( H Z )
(二)作图规则
① 决定作图参量、选取坐标纸。
测量数据中的可靠数字在图上也应是可靠的,即图 纸上一小格对应数据中可靠数字的最后一位,而误 差位在小格之间估计。
坐标原点不一定与变量的零点一致。如果曲线上某一 段相对于x或y基本不变化,也可以省略这一部分(用 图线省略标记“∫∫”表示,如省略了一段的横线表示为 “—∫∫—”),以把有限的图幅用于其它部分。
U (V)
至此一张图才算完成
电阻伏安特性曲线
3. 校正曲线
举例:用电势差计校准量程为1mV的毫伏表, 测量数据如下(表中单位均为mV)。在如 图所示的坐标中画出毫伏表的校准曲线,并 对毫伏表定级别。
毫伏表读数 电势差计读数 修正值△U 毫伏表读数 电势差计读数 修正值△U 0.100 0.1050 0.005 0.600 0.6030 0.003 0.200 0.2150 0.015 0.700 0.6970 -0.003 0.300 0.3130 0.013 0.800 0.7850 -0.015 0.400 0.4070 0.007 0.900 0.8920 -0.008 0.500 0.5100 0.010 1.000 1.0070 0.007
有效数字运算规则
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5
有效数字及其运算规则
二、有效数字修约原则: 在取舍有效数字位数时,应注意以下几点)
(4)有关化学平衡计算中的浓度,一般保留二位或三位 有效数字。pH值的小数部分才为有效数字,一般保留一 位或 二位有效数字。 例如,[H+]=5.210 -3 mol·L-1 ,则pH = 2.28
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2
有效数字及其运算规则
一.有效数字
2.数字零在数据中具有双重作用: (1)若作为普通数,是有效数字
如 0.3180 4位有效数字 3.18010 -1 (2)若只起定位作用,不是有效数字。
如 0.0318 3位有效数字 3.1810 -2 3.改变单位不改变有效数字的位数:
19.02 mL → 19.0210-3 L
(2)分析天平(万分之一)称取样品,质量小数点后取 45 位有效数字。
(3)标准溶液的浓度,用 4 位有效数字表示。
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四.有效数字规则在分析化学中的应用
2.按有效数字的运算规则正确地计算数据—报出合理的 测试结果。 注意:算式中的相对分子质量取 4 位有效数字。
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14
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9
有效数字及其运算规则
三. 有效数字的运算规则 2. 乘除运算
几个数据的乘除运算中,所得结果的有效数字的位数 取决于有效数字位数最少的那个数,即相对误差最大 的那个数。
例:( 0.0325 5.103 )/ 139.8 = 0.00119
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有效数字及其运算规则
(5)表示误差时,取一位有效数字已足够,最多取二位。
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有效数字(分析)
甲:0.042%,0.041%;乙:0.04099%,0.04201%。
问哪一份报告是合理的,为什么?
答::甲的报告合理。因为在称样时取了两位有效
数字,所以计算结果应和称样时相同,都取两位 有效数字。
3 数据的记录和计算规则
1、记录测定结果时,只应保留一位可疑数字。在 分析化学中几个重要物理量的测量误差一般为 (视仪器的精度而定) :
习题:用加热挥发法测定BaCl2· 2H2O中结晶水的质 量分数时,使用万分之一的分析天平称样0.5000g,
问测定结果应以几位有效数字报出?
答::应以四位有效数字报出。
H
2O
2 18.02 0.5000 100% 244.3
习题:两位分析者同时测定某一试样中硫的质量 分数,称取试样均为3.5g,分别报告结果如下:
10.23500--------10.24 250.65000-------250.6 18.085002--------18.09
4、有效数字的计算规则
1. 加减法
几个数据相加或减时,有效数字位数的保留 ,应以小数点后位数最少的数据为准,其他的数 据均修约到这一位。
0.0121 25.64 1.05782
(3)在实际分析工作中一般按下列原则进行。 含量(质量分数)/% >10% 1~10 % 3位 <1%
结果报告的位数
4位
2位
(4)分析中的各类误差通常取1~2位有效数字。
习题:如果分析天平的称量误差为±0.2mg,拟分别称 取试样0.10000g和1.0000g左右,称量的相对误差各为 多少?这些结果说明了什么问题? 解:因分析天平的称量误差为±0.2mg。故读数的绝对 误差E=±0.0002g
有效数字运算规则
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(2)分析天平(万分之一)称取样品,质量小数点后取 45 位有效数字。
(3)原则溶液旳浓度,用 4 位有效数字表达。
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四.有效数字规则在分析化学中旳应用
2.按有效数字旳运算规则正确地计算数据—报出合理旳 测试成果。 注意:算式中旳相对分子质量取 4 位有效数字。
12/28/2023
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3
有效数字及其运算规则
二、有效数字修约原则: 在取舍有效数字位数时,应注意下列几点) (1)在分析化学计算中,经常会遇到某些分数、整数、倍 数等,这些数可视为足够有效。
(2)若某一数据第一位有效数字等于或不小于8,则有效 数字旳位数可多算一位。如:9.98,按4位算。
(3)在计算成果中,采用“四舍六入五成双” 原则进行修约。
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有效数字及其运算规则
三. 有效数字旳运算规则 2. 乘除运算
几种数据旳乘除运算中,所得成果旳有效数字旳位数 取决于有效数字位数至少旳那个数,即相对误差最大 旳那个数。
例:( 0.0325 5.103 )/ 139.8 = 0.00119
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有效数字及其运算规则
一般化学
有效数字及其运算规则
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1
有效数字及其运算规则
一.有效数字: 指实际上能测量到旳数字。 各位拟定数字+最终一位可疑数字
1.试验过程中常遇到两类数字:
(1)表达数目旳非测量值:如测定次数,倍数,系数,分数 (2)测量值或计算值。数据旳位数与测定旳精确度有关。 统计旳数字不但表达数量旳大小,还要正确地反应测量旳 精确程度。
(5)表达误差时,取一位有效数字已足够,最多取二位。
(完整)实验数据处理之有效数字运算规则
有效数字运算规则间接测量的计算过程即为有效数字的运算过程,存在不确定度的传递问题.严格说来,应根据间接测量的不确定度合成结果来确定运算结果的有效数字。
但是在没有进行不确定度估算时,可根据下列的有效数字运算法则粗略地算出结果。
有效数字运算总的原则是:运算结果只保留一位(最多两位)欠准确数字.1.加减运算根据不确定度合成理论,加减运算结果的不确定度,等于参与运算的各量不确定度平方和的开方,其结果大于参与运算各量中的最大不确定度。
如:y x N +=x y x N U U U U >+=22(或y U )因此,加减运算结果的有效数字的末位应与参与运算的各数据中不确定度最大的末位对齐,或根据有效数字与不确定度的关系,计算结果的欠准确数字与参与运算的各数值中最先出现的欠准确数字对齐。
下面例题中在数字上加一短线的为欠准确数字。
【例3】235.31.32+和652.19.116-的计算结果各应保留几位数字?【解】先观察一下具体计算过程:533.35523.31.32+ 842.115265.19.116-可见,一个数字与一个欠准确数字相加或相减,其结果必然是欠准确数字。
例3中各数值最先出现欠准确数字的位置在小数点后第一位,按照运算结果保留一位欠准确数字的原则3.35235.31.32=+ 2.115652.19.116=-分别为三位有效数字和四位有效数字,2.乘除运算乘除运算结果的相对不确定度,等于参与运算各量的相对不确定度平方和的开方,因此运算结果的相对不确定度大于参与运算各量中的最大相对不确定度。
我们知道,有效数字位数越少,其相对不确定度越大。
所以,乘除运算结果的有效数字位数,与参与运算各量中有效数字位数最少的相同。
【例4】11.11111.1⨯的计算结果应保留几位数字?【解】计算过程如下:因为一个数字与一个欠准确数字相乘,其结果必然是欠准确数字。
所以,由上面的运算过程可见,小数点后面第二位的“3”及其后的数字都是欠准确数字。
第三节有效数字及其运算规则案例
准确数字
可疑数字 绝对误差 相对误差ห้องสมุดไป่ตู้
0.19% 实际数据范围 51.8 0.1
3. 在0 ~ 9中,只有“ 0 ”既是有效数 字,又是无效数字(双重意义)
例: 0.06050 四位有效数字
定位 有效位数
例:3600
3600 → 3.6×103
有效数字位数不确定
两位
3600 → 3.60×103
说明: 以有效数字位数最少的数为准 把其他数据修约为相同位数
小测
1.一个分析工作者获得3个极接近的平行测 定的结果,问可能得出下面什么结论: (1)偶然误差很低 (2)系统误差很低 (3)所用试剂很纯 (4)平均值是准确的
2.若分析结果的精密度很好,准确度很差, 可能是下面哪几种原因造成的: (1)操作中未发生机械损失(如溶液溅出) (2)使用为校正的砝码 (3)称样量记录有差错 (4)使用试剂不纯
3.某试样经分析测得含锰的质量分数(%) 为:41.24,41.27,41.23,41.23,求分 析结果的平均偏差,标准偏差和变异系 数。
4.下列数据包含几位有效数字,若有效数 字位数大于两位的请修约为两位 (1)0.0251 (2)0.2180 (3)1.8×10-5 (4)pK=2.55 (5)6910 (6)20.37
51.8
这两个数是一样的吗?
51.80
第三节 有效数字及其运算规则
一、有效数字 二、有效数字的修约规则 三、有效数字的运算法则
一、有效数字:实际可以测量得到的数字 1. 有效数字由其前面的所有准确数字和 最后一位可疑数字构成
例 : 滴 定 读 数 20.30mL , 四 位 有 效 数 字 , 其 中 “20.3”是准确数字,最后一位“0”是可疑的,
有效数字及其运算规则
有效数字及其运算规则一、有效数字的含义及位数为了得到准确的分析结果,不仅要准确地测量,而且还要正确地记录和运算,即记录的数字不仅表示数量的大小,而且要正确的反映测量的精确程度。
如某物重0.5180g 、其中0.518 是准确的,“0 ”位可疑,即其有上下一个单位的误差,也就是说此物重的绝对误差为二.有效数字的运算规则:1 .和或差的有效数字:几个数相加减时,和或差的有效数字的保留,应以小数点后位数最少的数据为根据,即决定于绝对误差最大的那个数据。
例如:0.0121+25.64+1.05782 =26.70992应依25.64 为依据,即:原式=26.71小数点后位数的多少反映了测量绝对误差的大小,如小数后有1 位,它的绝对误差为±0.1 ,而小数点有 2 位时,绝对误差为±0.01 。
可见,小数点具有相同位数的数字,其绝对误差的大小也相同。
而且,绝对误差的大小仅与小数部分有关,而与有效数字位数无关。
所以,在加减运算中,原始数据的绝对误差,决定了计算结果的绝对误差大小,计算结果的绝对误差必然受到绝对误差最大的那个原始数据的制约而与之处在同一水平上。
2 .乘除法几个数相乘、除时,其积或商的有效数字应与参加运算的数字中,有效数字位数最少的那个数字相同。
即:所得结果的位数取决于相对误差最大的那个数字。
商应与0.0325 在同一水平上,即取3 位。
又如:3.001×2.1= 6.3有效数字的位数的多少反映了测量相对误差的大小。
如 2 位有效数字1.0 和9.9 它们的都是±0.1 ,相对误差分别为±10% 和±1%, 即:两位有效数字的相对误差总在±1% ~10%叁位有效数字的相对误差总在±0.1 ~1%肆位有效数字的相对误差总在±0.01 ~±0.1% 之间。
可见,相同有效数字位数的数字,其相对误差E r,处在同一水平上:而且E r的大小,仅与有效数字位数有关,而与小数点位数无关。
分析化学及实验:有效数字及其运算规则
谢 谢 大 家!
有效数字及其运算规则
目录
1 有效数字的意义及位数
2 有效数字的修约规则
3
计算规则
一、有效数字的意义及位数
有效数字:实际能测到的数字。在有效数字中, 只有最后
一位数是不确定的,可疑的,但是有效的。
有效数字位数由仪器准确度决定,它直接影响测定的相 对误差。
有效数字位数的确定
1.0008 0.1000 0.0382 5.4 0.05 3600
43.181 10.98% 1.98×10-10 0.0040 2×105 100
5位 4位 3位 2位 1位 位数含糊
“0”的作用
在1.0008中,“0” 是有效数字; 在0.0382中,“0”定位作用,不是有效数字; 在0.0040中,前面3个“0”不是有效数字,后面一个“0”是
有效数字。 在3600中,一般看成是4位有效数字,但它可能是2位或3位
尾数≤4时舍; 尾数≥6时入
尾数=5时, 若后面数为0, 舍5成双;若5后面还 有不是0的任何数皆入
例 下列值修约为四位有效数字 0.324 74 0.324 75 0.324 76 0.324 85
0.324 851
0.324 7 0.324 8 0.324 8 0.324 8 0.324 9
有效数字的修约: 0.32554 → 0.3255 0.36236 → 0.3624 10.2150 → 10.22 150.65 → 150.6 75.5 → 76 16.0851 → 16.09
相对误差
Er 1 100% 0.02% 5180
注意:变换单位时,有效数字的位数不变。 如:
10.00ml
0.01000L (1.000×10-2)
有效数字运算规律
有效数字运算规律
1. 加法和减法:在进行加法或减法运算时,先将两个数的小数点对齐,然后从最低位开始逐位相加减,最后将结果保留到与原始数据相同的小数位数。
2. 乘法和除法:在进行乘法或除法运算时,先将两个数的小数点对齐,然后按照整数乘法或除法的法则进行计算,最后将结果保留到与原始数据相同的小数位数。
3. 混合运算:在进行混合运算时,先按照运算符的优先级进行计算,然后按照上述规则对结果进行处理。
4. 科学记数法:在使用科学记数法表示的数进行运算时,需要将指数部分进行相应的运算,并将结果保留到与原始数据相同的小数位数。
5. 约简和四舍五入:在进行有效数字的运算时,通常需要对结果进行约简或四舍五入。
约简是指将结果保留到指定的小数位数,而四舍五入则是根据指定的舍入规则对结果进行处理。
需要注意的是,在进行有效数字的运算时,应该遵循一定的规范和约定,以确保结果的准确性和可读性。
同时,还应该根据具体的应用场景和需求,选择合适的运算方法和精度要求。
有效数字的运算规则
有效数字的运算规则有效数字是指用来表示测量结果或计算结果的数字。
在科学和工程领域中,我们经常需要进行有效数字的运算,因此了解有效数字的运算规则是非常重要的。
有效数字的运算规则包括加法、减法、乘法和除法四种基本运算,下面我们将逐一介绍这些运算规则。
一、加法和减法在进行有效数字的加法和减法运算时,我们需要注意以下几点规则:1. 对齐小数点:在进行有效数字的加法和减法运算时,首先需要对齐小数点,然后按照小数点对齐的位置进行计算。
2. 保留最不确定数字位数:在进行有效数字的加法和减法运算时,结果的有效数字位数应该与最不确定数字的位数相同,即保留最不确定数字的位数。
3. 考虑符号位:在进行有效数字的加法和减法运算时,要考虑符号位,即正数与正数相加,负数与负数相加,正数与负数相减。
二、乘法在进行有效数字的乘法运算时,我们需要注意以下几点规则:1. 保留有效数字位数:在进行有效数字的乘法运算时,结果的有效数字位数应该与参与运算的数中有效数字位数最少的那个数相同,即保留最少的有效数字位数。
2. 考虑符号位:在进行有效数字的乘法运算时,要考虑符号位,即正数与正数相乘为正,负数与负数相乘为正,正数与负数相乘为负。
三、除法在进行有效数字的除法运算时,我们需要注意以下几点规则:1. 保留有效数字位数:在进行有效数字的除法运算时,结果的有效数字位数应该与参与运算的数中有效数字位数最少的那个数相同,即保留最少的有效数字位数。
2. 考虑符号位:在进行有效数字的除法运算时,要考虑符号位,即正数除以正数为正,负数除以负数为正,正数除以负数为负。
综上所述,有效数字的运算规则包括加法、减法、乘法和除法四种基本运算。
在进行有效数字的运算时,我们需要注意对齐小数点、保留有效数字位数和考虑符号位等规则,以确保计算结果的准确性和可靠性。
通过掌握有效数字的运算规则,我们可以更好地进行科学和工程领域中的测量和计算工作,提高工作效率和准确性。
有效数字计算规则
有效数字计算规则
有效数字的计算规则主要包括以下几种情况:
1. 加减法:先按小数点后位数最少的数据,保留其它各数的位数,再进行加减计算,计算结果也使小数点后保留相同的位数。
2. 乘除法:先按有效数字最少的数据保留其它各数,再进行乘除运算,计算结果仍保留相同有效数字。
3. 乘方和开方:对数据进行乘方或开方时,所得结果的有效数字位数保留应与原数据相同。
4. 对数计算:所取对数的小数点后的位数(不包括整数部分)应与原数据的有效数字的位数相等。
5. 实验数据处理:实验测量中,由于使用的仪器、仪表和量具的最小分度值随仪器、仪表和量具的精度的不同而不同,所以在测量时除直接从标尺上读出可靠的刻度值外,还需要尽可能地估读出最小刻度值以下的一位估读值。
这种由测量得到的可靠数字和末位的估读数字所组成的数字称为有效数字。
这些规则仅供参考,在进行科学计算时,还需要遵循更具体的科学计算规范。
有效数字的运算规则
有效数字的运算规则在数学运算中,我们经常会遇到有效数字的概念。
有效数字是指在一定的测量精度下,数值中具有确定意义的数字。
在进行有效数字的运算时,我们需要遵守一系列的运算规则,以确保计算结果的准确性。
本文将介绍有效数字的运算规则,并提供一些实例来帮助读者更好地理解。
有效数字的规定在进行有效数字的运算之前,我们首先需要了解有效数字的规定。
一般来说,有效数字的规定有以下几条:1. 所有非零数字都是有效数字。
例如,1234有四个有效数字。
2. 零在非零数字之间时也是有效数字。
例如,10203有五个有效数字。
3. 零不是有效数字,如果它位于一个数的最前面。
例如,0.123有三个有效数字。
4. 末尾的零在不带小数点的情况下不是有效数字。
例如,100有一个有效数字。
5. 小数点之后的零都是有效数字。
例如,12.300有五个有效数字。
6. 科学计数法表示的数必须按法则识别有效数字。
例如,2.0 x10^3有两个有效数字。
加法和减法运算的规则在进行有效数字的加法和减法运算时,我们需要遵守以下规则:1. 运算结果的小数位数应与参与运算的数中最小的小数位数相一致。
2. 运算结果的整数部分应与参与运算的数中最小的整数部分相一致。
举个例子,假设我们要计算14.2 + 3.56。
根据规则1,小数位数应与参与运算的最小数字3.56一致,因此结果应保留两位小数。
根据规则2,整数部分应与参与运算的最小数字14.2一致,因此结果为17.76。
乘法和除法运算的规则在进行有效数字的乘法和除法运算时,我们需要遵守以下规则:1. 运算结果的有效数字个数应与参与运算的数中最小的有效数字个数相一致。
2. 运算结果的小数位数应与参与运算的数中最小的小数位数相一致。
举个例子,假设我们要计算2.3 x 0.078。
根据规则1,有效数字个数应与参与运算的最小数字0.078一致,因此结果应有两个有效数字。
根据规则2,小数位数应与参与运算的最小数字0.078一致,因此结果应保留两位小数。
有效数字运算法则
有效数字运算法则有效数字运算是科学实验、工程技术和计算机应用中常见的一种数值计算方法。
有效数字是指数字中从第一个非零数字开始到末尾数字的所有数字。
有效数字运算法则是指在进行数字运算时,需要按照一定的规则来处理有效数字,以确保计算结果的准确性和可靠性。
本文将介绍有效数字运算的基本法则,包括加法、减法、乘法和除法。
一、加法运算在进行有效数字的加法运算时,需要按照以下规则进行:1. 对齐有效数字的小数点;2. 进行相加运算;3. 结果保留有效数字最少的位数,并保持与最小位数相同的小数点位置。
例如,对于3.45 + 0.067,首先对齐小数点,然后进行相加运算得到3.517,最后保留有效数字最少的位数,即3.52。
二、减法运算在进行有效数字的减法运算时,需要按照以下规则进行:1. 对齐有效数字的小数点;2. 进行相减运算;3. 结果保留有效数字最少的位数,并保持与最小位数相同的小数点位置。
例如,对于7.89 - 2.3,首先对齐小数点,然后进行相减运算得到5.59,最后保留有效数字最少的位数,即5.6。
三、乘法运算在进行有效数字的乘法运算时,需要按照以下规则进行:1. 计算有效数字的乘积;2. 结果保留有效数字最少的位数,并保持与最小位数相同的小数点位置。
例如,对于2.3 × 4.56,首先计算乘积得到10.488,最后保留有效数字最少的位数,即10。
四、除法运算在进行有效数字的除法运算时,需要按照以下规则进行:1. 计算有效数字的商;2. 结果保留有效数字最少的位数,并保持与最小位数相同的小数点位置。
例如,对于5.6 ÷ 2.3,首先计算商得到2.4347826087,最后保留有效数字最少的位数,即2.4。
总结有效数字运算法则是进行数字运算时必须遵循的规则,以确保计算结果的准确性和可靠性。
在进行加法、减法、乘法和除法运算时,需要对有效数字进行对齐和保留最少位数的处理,以得到正确的结果。
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有效数字运算规则
间接测量的计算过程即为有效数字的运算过程,存在不确定度的传递问题。
严格说来,应根据间接测量的不确定度合成结果来确定运算结果的有效数字。
但是在没有进行不确定度估算时,可根据下列的有效数字运算法则粗略地算出结果。
有效数字运算总的原则是:运算结果只保留一位(最多两位)欠准确数字。
1.加减运算
根据不确定度合成理论,加减运算结果的不确定度,等于参与运算的各量不确定度平方和的开方,其结果大于参与运算各量中的最大不确定度。
如:
y x N +=
x y x N U U U U >+=22(或y U )
因此,加减运算结果的有效数字的末位应与参与运算的各数据中不确定度最大的末位对齐,或根据有效数字与不确定度的关系,计算结果的欠准确数字与参与运算的各数值中最先出现的欠准确数字对齐。
下面例题中在数字上加一短线的为欠准确数字。
【例3】235.31.32+和652.19.116-的计算结果各应保留几位数字?
【解】先观察一下具体计算过程:
533.355
23.31
.32+ 842.115265.19.116-
可见,一个数字与一个欠准确数字相加或相减,其结果必然是欠准确数字。
例3中各数值最先出现欠准确数字的位置在小数点后第一位,按照运算结果保留一位欠准确数字的原则
3.35235.31.32=+ 2.115652.19.116=-
分别为三位有效数字和四位有效数字,
2.乘除运算
乘除运算结果的相对不确定度,等于参与运算各量的相对不确定度平方和的开方,因此运算结果的相对不确定度大于参与运算各量中的最大相对不确定度。
我们知道,有效数字位数越少,其相对不确定度越大。
所以,乘除运算结果的有效数字位数,与参与运算各量中有效数字位数最少的相同。
【例4】11.11111.1⨯的计算结果应保留几位数字?
【解】计算过程如下:
因为一个数字与一个欠准确数字相乘,其结果必然是欠准确数字。
所以,由上面的运算过程可见,小数点后面第二位的“3”及其后的数字都是欠准确数字。
按照保留一位欠准确数字
的原则
23.111.11111.1=⨯
为三位有效数字。
这与上面叙述的乘除运算法则是一致的。
即在该例中,五位有效数字与三1111.1 11.1⨯ 1111111111 11111 123332.1
位有效数字相乘,计算结果应为三位有效数字,即与有效数字位数少的相同。
除法是乘法的逆运算,取位法则与乘法相同,这里不再举例说明。
对于一个间接测量,如果它是由几个直接测量值通过相乘除运算而得到的,那么,在进行测量时应考虑各直接测量值的有效数字位数要基本相仿,或者说它们的相对不确定度要比较接近。
如果相差悬殊,那么精度过高的测量就失去意义。
3.乘方、立方、开方运算
运算结果的有效数字位数与底数的有效位数相同。
.
4.对数、三角函数运算
前面介绍的有效数字四则运算法则,是根据不确定度合成理论和有效数字的定义总结出来的。
所以,对数、三角函数的计算必须按照不确定度传递公式,先求出函数值的不确定度,然后根据测量结果最后一位数字与不确定度对齐的原则来决定有效数字。
.
【例5】23068±=a ,求?ln ==a y
【解】按照不确定度传递公式
0007.02306811=⨯==a y U a U
所以 0288.8ln ==a y
或 0007.00288.8±=y
【例6】3060'±'︒=θ,求?sin ==θx
【解】由不确定度传递公式
0004.0180603|60cos ||cos |=⨯⨯︒==πθθU U x
所以 8660.0060sin ='︒=x
或 0004.08660.0±=x
当直接测量的不确定度未给出时,上述过程也可简化为通过改变自变量末位的一个单位,观察函数运算结果的变化情况来确定其有效数字。
例如620'︒=α中的“6'”是欠准确数字,由计算器运算结果为 343659695
.0620sin ='︒, 343932851.0720sin ='︒,两种
结果在小数点后面第四位出现了差异,所以
3436.0620sin ='︒ 同理 393590754.6598ln =, 395261598.6599ln =,所以
394.6598ln =
但是,这种方法是较粗糙的,有时与正确结果会出现明显差异。
5.常数
公式中的常数,如π、e 、2等,它们的有效数字位数是无限的,运算时一般根据需要,比参与运算的其它量多取一位有效数字即可。
例如:
2r S π=,cm 042.6=r ,π取为1416.3,2
2cm 7.114042
.61416.3=⨯=∴S 。
πθ+=3.129,π取为14.3,rad 4.13214.33.129=+=θ。
应该指出的是,上述的运算规则不是绝对的。
一般说来,为了避免在运算过程中因数字的取舍而引入计算误差,则在运算过程中的中间结果应多保留一位数字为妥,但最后结果仍
应删去,以间接测量值最后一位数字与不确定度对齐的原则为准。
上节介绍的不确定度,只能在数量级上对测量结果的可靠程度作出一个恰当的评价,因此它的数值没有必要计算得过于精确。
4. 4 测量结果数字取舍规则
数字的取舍采用“四舍六入五凑偶”规则,即欲舍去数字的最高位为4或4以下的数,则“舍”;若为6或6以上的数,则“入”;被舍去数字的最高位为5时,前一位数为奇数,则“入”,前一位数为偶数,则“舍”,即通过取舍,总是把前一位凑成偶数。
其目的在于使“入”和“舍”的机会均等,以避免用“四舍五入”规则处理较多数据时,因入多舍少而引入计算误差。
例如,将下列数据保留到小数点后第二位:
0850
.8
.8→,08
0754
.8→,06
.8→
0656
.8
0845
.8
.8
0861
09
.8→,08
.8
.8→,08
有效数字运算规则和数字取舍规则的采用,目的是保证测量结果的准确度不致因数字取舍不当而受到影响。
同时,也可以避免因保留一些无意义的欠准确数字而做无用功,浪费时间和精力。
现在由于计算器的应用已十分普及,计算过程多取几位数字也并不花费多少精力,不会给计算带来什么困难。
但是,实验结果的正确表达仍然值得重视的,实验者应该能正确判断实验结果是几位有效数字,正确结果该怎么表示。
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