误差

基础

学会量度误差、绝对误差、相对误差、百分误差。

适合:中五数学 · 单元:度量、图形与空间 · 建议学习路径第 8/10 课

学完呢课,你会识:
  • 任何量度都有误差
  • 最大误差 = 刻度间隔一半
  • 绝对误差 = |量度值 - 真实值|
数学Mathematics
读呢课前,你应该识: 圆的方程

1重点摘要 Summary

学会量度误差、绝对误差、相对误差、百分误差。

2生字卡 Vocabulary

A
Absolute error绝对误差

量度值和真实值差多少。

R
Relative error相对误差

绝对误差 / 真实值。

P
Percentage error百分误差

相对误差 × 100%。

M
Measured value量度值

用量度工具量出来的数。

T
True value真实值

实际准确的数。

S
Scale interval刻度间隔

量度工具每格代表多少。

M
Max error最大误差

刻度间隔的一半。

A
Accuracy准确度

量值够不够准。

3逐步讲解 Steps

  1. 第一步:认识量度误差任何量度都不可能完全准确:工具的刻度、读数者的判断与环境因素都会带来误差,因此每个量度值其实代表一个区间。误差不是「做错」,而是量度本质的限制。DSE 常考两类:绝对误差(误差的大小)与相对误差及百分误差(误差相对于真实值的比例),后者更能比较不同大小量度的准确程度,例如量度一枝笔与量度一条桥,用百分误差比较才公平。
  2. 第二步:最大绝对误差最大绝对误差等于量度工具最小刻度间隔的一半。例如尺的刻度间隔是 1 cm,量得的 10 cm 其实代表 9.5 cm 至 10.5 cm 之间的任何值,两端与 10 都相差 0.5 cm,这就是最大绝对误差。由此可以写出量度的上限与下限:上限 = 量度值 + 最大误差,下限 = 量度值 − 最大误差。易错位是忘记除以 2,直接把整个刻度间隔当作误差。
  3. 第三步:绝对误差的计算当真实值(或公认值)已知时,绝对误差定义为量度值与真实值之差的绝对值,即 |量度值 − 真实值|,必定是非负数。加绝对值是为了不论量度偏大或偏小,误差的大小都用同一方式表达。计算时先求差,若是负数就取其正值;切勿把两个数直接相减后不取绝对值便当作误差,否则偏小的量度会得出「负误差」,违反定义,会被扣分。
  4. 第四步:相对误差相对误差是绝对误差与真实值(或按题目规定用量度值)的比,即 相对误差 = 绝对误差 ÷ 真实值,通常以正分数或小数表示。它的意义是把误差标准化:同样 0.5 cm 的误差,发生在 10 cm 的物件上相对误差是 0.05,发生在 100 cm 的物件上只是 0.005,明显后者更准确。两个量相除时单位互相抵消,所以相对误差没有单位。
  5. 第五步:百分误差百分误差就是把相对误差乘以 100%,即 百分误差 = 相对误差 × 100%,是 DSE 最常用的表达形式。例如相对误差 0.05 化成百分误差就是 5%。书写时紧记带上 % 符号,漏写会被视为表达不完整。若题目要求舍入,要跟足指示(例如准确至一位小数);中间步骤保留分数形式比小数更安全,可避免舍入误差累积到最终答案。
  6. 第六步:比较准确度比较两个量度哪个更准确,标准是百分误差(或相对误差)较小者更准确,而不是绝对误差较小者。例如误差 0.5 cm 对 10 cm 是 5%,误差 1 cm 对 200 cm 只是 0.5%,后者的绝对误差虽然较大,准确度却更高。答题时先分别算出两者的百分误差,再写出比较句式「因为某量度的百分误差较小,所以某量度较准确」,依据充分才能拿满分。

4图解 Diagrams

误差:量度永远有精确极限 Errorscm量到 7.2 cm(精确至 0.1 cm)真值范围:7.15 cm ≤ 真值 < 7.25 cm最大绝对误差 = 0.05 cm(刻度一半)|相对误差 = 0.05 ÷ 7.2 ≈ 0.69%规则:精确至小数后 n 位 → 最大误差 = 0.5 × 10⁻ⁿ启示:所有量度都系近似值——科学报告要讲明精确度
图 1:误差上下限

5例题示范 Example

例:用刻度间隔 1 cm 的尺量得长度为 10 cm,求这次量度的最大绝对误差与百分误差,并说明依据。

  1. 由于尺的最小刻度间隔是 1 cm,最大绝对误差 = 间隔 ÷ 2 = 1 ÷ 2 = 0.5 cm,依据是最大误差为半个刻度的定义。
  2. 记下量度值 10 cm,并写出真实长度的范围为 9.5 cm 至 10.5 cm,依据是量度值加减最大误差得上下限。
  3. 计算相对误差:0.5 ÷ 10 = 0.05,依据是相对误差等于绝对误差除以量度值。
  4. 化为百分误差:0.05 × 100% = 5%,依据是百分误差的定义,并紧记附上 % 符号。
  5. 检查上下限:10 + 0.5 = 10.5 及 10 − 0.5 = 9.5,两端与 10 的距离都是 0.5 cm,与最大误差一致。
  6. 用方向检验:0.5 cm 正好是 10 cm 的 5%,与百分误差相同,各步互相印证,计算合理。
  7. 答案:这次量度的最大绝对误差是 0.5 cm,百分误差是 5%。整道题目的逻辑链是:刻度间隔的一半给出最大绝对误差;把这个误差除以量度值得到相对误差;再乘以 100% 化成百分误差。由于 0.5 cm 正好是 10 cm 的 5%,各步互相印证,答案可靠,也说明了为什么百分误差能公平地反映量度的准确程度。

6常见错误 Mistakes

✗ ✗ 最大误差 = 刻度间隔
✓ ✓ 最大误差 = 刻度间隔一半!
✗ ✗ 相对误差不除真实值
✓ ✓ 相对误差 = 绝对误差 / 真实值!
✗ ✗ 百分误差不乘 100%
✓ ✓ 百分误差 = 相对误差 × 100%!
✗ ✗ 上限下限用整个刻度间隔加减:量度 10 cm(刻度 1 cm),写成 9 cm 至 11 cm
✓ ✓ 要用最大误差(间隔一半)加减:10 ± 0.5,即 9.5 cm 至 10.5 cm。上限 = 量度值 + 最大误差,下限 = 量度值 - 最大误差。

75 题快测 Quick check

Q1最大误差 = ?

Q2相对误差 = ?

Q3百分误差 = ?

Q4百分误差越小代表?

Q5刻度间隔 2 cm,最大误差 = ?

8重点回顾 Recap

  • 任何量度都有误差
  • 最大误差 = 刻度间隔一半
  • 绝对误差 = |量度值 - 真实值|
  • 相对误差 = 绝对误差 / 真实值
  • 百分误差 = 相对误差 × 100%

同级其他科

同一科其他级别