不得不说,大学物理实验这个有效数字和测量值的表达真的把我搞晕了,老师也就粗略过了一下绪论,结果实验报告要求又严格...这里根据网上搜集到的资料和个人理解做个总结,也以便后期参考
我学校使用的教材:《大学物理实验教程》主编:徐滔滔 - 科学出版社
https://zhuanlan.zhihu.com/p/380393523
上面这篇知乎文章已经将有效数字的加减,乘除,科学计数法计算给讲了,总结一下就是:
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有效数字四舍六入五凑偶
(这里的五凑偶或者五成双指的是5前面一位数字如果是偶数就舍掉,如果是奇数就去5进1,将这个奇数凑为偶数///////注: 大物实验中的四舍六入五成双似乎不用考虑5后面的数字,5前面是偶数就舍去,是奇数就进一///////
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有效数字的乘除和加减 结果上的修剪 都是看 运算式子 中的 尾部某个高位(注:从左到右位数逐渐降低-万千百十个)
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加减运算式中看 式子中 尾部位数 最高 的,结果值的 尾部位数 与之匹配
比如520-131.4=388.6=389
,式子中尾部最高位是520
的0,也就是个位,所以结果也保留到个位 -
乘除运算式中看 有效数字位数最少 的,结果值的 有效数字位数 与之匹配
比如1.98x7.9=15.642=16
,式子中保留有效数字最少的是7.9
,两位,所以结果也算保留两位有效数字 -
科学计数法运算式中看每个数值中 10的指数 是不是相同的,如果不相同将其统一,其他运算同加减
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复合运算先括号、再乘除、后加减
除此之外书上还有几个注意点:
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对数函数运算后的结果中的 小数点保留位数 和真数有效数字位数相同
比如第一个例子中真数为1.983,有效数字有四位,所以最后修约为了四位小数->0.6846
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指数函数结果中 有效数字位数 和指数小数点后位数相同(我用的这本教材是这样写的)
这个例子中10的指数6.25,小数点后位数是2位,得出来的结果也就保留两位有效数字1.8e+6
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三角函数结果中 有效数字位数 和角度的有效数字位数一致
这个例子中30°00'这个角度是4位有效数字,结果也就保留四位有效数字0.5000
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其他的函数将自变量的末位改变1,算出来结果产生的差异的最高位就是应该保留的有效数字最后一位 (老实说这个我看了好一会儿都没会过来,到网上还查了半天
,这鬼书也不给个例子,大概是下面这个意思)-
假如我有个函数:
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或者更加方便,我们把他转换为Python语句:
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首先我们传入一个0.43655赋值给自变量x,算出结果是0.4088509025。接着传入0.43655+0.00001=0.43656,也就是自变量的末位改变1,我们得到结果0.4088646336。
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两个结果产生的差异是0.0000137311,注意这里的最高位指的是从左往右第一个产生差异的位数,比如这里就是0.0000137311,小数点后第五位是第一个产生差异的位数
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由此,我们算出的两个结果应该也修约为保留到小数点后第五位,得到两个结果:
result1 = 0.40885 result2 = 0.40886
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除此之外网上还有个例子可供参考:
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对于有效位数无限的数值,像
π
,e
,1/3
,2^{0.5}
之类的, 在运算中可以比其他有效数字多取一位,同样运算中间过程也可以多保留一位来确保精度
好了,有效数字搞定了,又到了一个蛋疼的点——实验测量结果的表达式。主要考的是平均值±不确定度
的形式,就主要记一下这个吧
- 大学物理实验里
不确定度
的有效数字为了简单一般只取1
位,首位有效数字为1或2时保留2
位(修约的时候只进不退,而不是四舍五入)。而相对不确定度
通常保留2
位 - 统一
平均值
单位和不确定度
单位 - 平均值结果非常大时要使用科学计数法进行表示
- 看
不确定度
有效数字保留到了哪一位,对应平均值
就保留到哪一位
比如7.5586±0.003
,不确定度0.003
有效数字保留到了小数点后第三位,那么平均值也要保留到小数点后三位,也就是结果写成7.559±0.003
当今的学习着实要充分利用网络资源啊...后面还要做好几次大物实验,要痛苦面具了