《有效數(shù)字修約規(guī)則》PPT課件

GB8170-87數(shù)值修約規(guī)則二OO八年十一月,數(shù)值修約,數(shù)值修約,一、數(shù)值修約的概念及意義二、數(shù)值修約的基礎(chǔ)知識三、數(shù)值修約規(guī)則及注意事項四、數(shù)值運算規(guī)則,一、數(shù)值修約的概念及意義,測量及測量結(jié)果數(shù)值修約的概念及意義,1.測量、測量結(jié)果,（1）測量、測量結(jié)果測量是以確定量值為目的的一組操作。量值是由一個數(shù)（值）乘以測量單位所表示的特定量的大小。測量有間接和直接之分：直接測量的結(jié)果可直接測到而不必通過函數(shù)計算；而間接測量的結(jié)果需將直接測量的結(jié)果代入函數(shù)計算才能得到。,由測量所得的賦予被測量的值稱為測量結(jié)果。例如，用分析天平稱得一個試樣的質(zhì)量為1.1080g，1.1080g就是一個測量結(jié)果。由測量與測量結(jié)果的概念可看出，測量結(jié)果可表示如下：測量結(jié)果=數(shù)（值）單位量值根據(jù)誤差公理，測量總是存在誤差的，測量結(jié)果只能是接近于測量真值的估計值，因而表示測量結(jié)果的數(shù)（值）是含有誤差的數(shù)（值），就是說，表示測量結(jié)果的的數(shù)值是一個近似值。,（1）數(shù)值修約的概念對某一表示測量結(jié)果的數(shù)值（擬修約數(shù)），根據(jù)保留位數(shù)的要求，將多余的數(shù)字進(jìn)行取舍，按照一定的規(guī)則，選取一個近似數(shù)（修約數(shù)）來代替原來的數(shù)，這一過程稱為數(shù)值修約。,2.數(shù)值修約的概念及意義,（2）數(shù)值修約的意義a.出于準(zhǔn)確表達(dá)測量結(jié)果的需要。測量結(jié)果大都是通過間接測量得到的，間接測量的結(jié)果通常是通過計算得出的，其組成數(shù)字往往較多，但具體測量的精度是確定的，就是說表示合理表征測量結(jié)果的數(shù)字個數(shù)應(yīng)是確定的，最終提供的測量結(jié)果應(yīng)合理反映這一點，故此，通過對計算方法和直接測量得到的數(shù)據(jù)的分析，得到合理的保留位數(shù)，將多余的數(shù)字進(jìn)行取舍以得到合理反映測量精度的測量結(jié)果，即進(jìn)行數(shù)值修約就非常必要。另外，即使采用直接測量，有時在提供測量程序要求的但高于實際測量精度的測量結(jié)果時也需要進(jìn)行合理的數(shù)值修約。,b.在進(jìn)行具體的數(shù)值計算前，對參加計算的數(shù)值進(jìn)行修約，可簡化計算，降低計算出錯的機會。如：4.789612.13102.4387926=?若不先進(jìn)行數(shù)值修約就直接計算，繁瑣且容易出錯。若在計算前先按數(shù)值修約規(guī)則進(jìn)行修約，舍去多余參與計算的數(shù)值之中沒有意義的數(shù)字，則計算會簡單得多，計算也就不容易出錯。,二、數(shù)值修約的基礎(chǔ)知識,1.有效數(shù)字2修約間隔3.修約數(shù)位及確定修約位數(shù)的表達(dá)方式,1.有效數(shù)字,1.1有效數(shù)字有效數(shù)字是指在分析和測量中所能得到的有實際意義的數(shù)字。測量結(jié)果是由有效數(shù)字組成的（前后定位用的“0”除外）。我們來看前面的測量結(jié)果1.1080g，組成數(shù)字1、1、0、8、0都是實際測讀到的，它們是表示試樣質(zhì)量大小的，因而都是有實際意義的。有效數(shù)字的前幾位都是準(zhǔn)確數(shù)字，只有最后一位是可疑數(shù)字。如前述的1.1080，前幾位數(shù)字1、1、0、8都是稱量讀到的準(zhǔn)確數(shù)字，而最后一位數(shù)字0則是在沒有刻度的情況下估讀出來的，是不準(zhǔn)確的或者說可疑的。,有效數(shù)字是處于表示測量結(jié)果的數(shù)值的不同數(shù)位上。所有有效數(shù)字所占有的數(shù)位個數(shù)稱為有效數(shù)字位數(shù)。例1：數(shù)值3.5，有兩個有效數(shù)字，占有個位、十分位兩個數(shù)位，因而有效數(shù)字位數(shù)為兩位；3.501有四個有效數(shù)字，占有個位、十分位、百分位等四個數(shù)位，因而是四位有效數(shù)字。測量結(jié)果的數(shù)字，其有效位數(shù)反映了測量結(jié)果的精確度，它直接與測量的精密度有關(guān)。這也是有效數(shù)字實際意義的體現(xiàn)，是非常重要的體現(xiàn)。例如前述例子中，若測量結(jié)果為1.1080g，則表示測量值的誤差在10-4量級上，天平的精度為萬分之一；若測量結(jié)果為1.108g，則表示測量值的誤差在10-3量級上，天平的精度為千分之一。,2.2有效數(shù)字位數(shù)的確定原則由于有效數(shù)字的位數(shù)反映了測量結(jié)果的精確度，它直接與測量的精密度有關(guān)。因此，在科學(xué)實驗和生產(chǎn)活動中正確記錄有效數(shù)字，不能多寫或少寫，多寫了不能正確反映測量精度，則該數(shù)據(jù)不真實，因而也就不可靠；少寫損失測量精度度。另外，能夠正確判定表示測量結(jié)果的數(shù)中那些數(shù)字是有效數(shù)字，確定有效數(shù)字位數(shù)就顯得非常重要。這也是在計量認(rèn)證過程中，有效數(shù)字位數(shù)的確定往往成為考核內(nèi)容之一的原因。,在確定有效數(shù)字位數(shù)時應(yīng)遵循下列原則：（1）數(shù)值中數(shù)字19都是有效數(shù)字。（2）數(shù)字“0”在數(shù)值中所處的位置不同，起的作用也不同，可能是有效數(shù)字，也可能不是有效數(shù)字。判定如下：1）“0”在數(shù)字前，僅起定位作用，不是有效數(shù)字。如，0.0257中，“2”前面的兩個“0”均非有效數(shù)字。0.123、0.0123、0.00123中“1”前面的“0”也均非有效數(shù)字。,2）數(shù)值末尾的“0”屬于有效數(shù)字。如0.5000中，“5”后面的三個“0”均為有效數(shù)字；0.5000中，“5”后面的一個“0”也是有效數(shù)字。特例：見第4）條。3）數(shù)值中夾在數(shù)字中間的“0”是有效數(shù)字。如數(shù)值1.008中的兩個“0”是均是有效數(shù)字；數(shù)值8.01中間的“0”也是有效數(shù)字。,4）以“0”結(jié)尾的正整數(shù)，“0”是不是有效數(shù)字不確定，應(yīng)根據(jù)測試結(jié)果的準(zhǔn)確度確定。如3600，后面的兩個“0”如果不指明測量準(zhǔn)確度就不能確定是不是有效數(shù)字。測量中遇到這種情況，最好根據(jù)實際測試結(jié)果的精確度確定有效數(shù)字的位數(shù)，有效數(shù)字用小數(shù)表示，把“0”用10的乘方表示。如將3600寫成3.6103表示此數(shù)有兩位有效數(shù)字；寫成3.60103表示此數(shù)有三位有效數(shù)字；寫成3.600103表示此數(shù)有四位有效數(shù)字。,試看下面各數(shù)據(jù)的有效數(shù)字位數(shù)：1.000843383五位有效數(shù)字0.500020.76%四位有效數(shù)字0.025715410-10三位有效數(shù)字530.0070二位有效數(shù)字0.02210-10一位有效數(shù)字3600100有效數(shù)字位數(shù)不定,2.修約間隔,修約間隔又稱修約區(qū)間或化整間隔，系確定修約保留位數(shù)的一種方式。修約間隔一般以k10n（k=1，2，5；n為整數(shù)）的形式表示，將同一k值的修約間隔，簡稱為“k”間隔。修約間隔的數(shù)值一經(jīng)確定，修約值即應(yīng)為該數(shù)值的整數(shù)倍。例1：如指定修約間隔為0.1，修約值即應(yīng)在0.1的整數(shù)倍中選取，相當(dāng)于將數(shù)值修約到一位小數(shù)。例2：如指定修約間隔為100，修約值即應(yīng)在100的整數(shù)倍中選取，相當(dāng)于將數(shù)值修約到“百”數(shù)位。,3.修約數(shù)位及確定修約位數(shù)的表達(dá)方式,修約時擬將擬修約數(shù)的哪一位數(shù)位后部分按修約規(guī)則舍去，則該數(shù)位就是修約數(shù)位。數(shù)值修約時需要先明確修約數(shù)位，確定修約位數(shù)的表達(dá)方式如下：（1）指明具體的修約間隔。如指明將某數(shù)按0.2（210-1）修約間隔修約、100（1102）修約間隔修約等。（2）指定將擬修約數(shù)修約至某數(shù)位的0.1、0.2或0.5個單位。（3）指明按“k”間隔將擬修約數(shù)修約為幾位有效數(shù)字，或修約至某數(shù)位。這時“1”間隔可不必指明，但“2”間隔和“5”間隔必須指明。,三、數(shù)值修約規(guī)則,1.GB8170-87數(shù)值修約規(guī)則2.通用修約方法,1.GB8170-87數(shù)值修約規(guī)則,測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理是測量過程的最后環(huán)節(jié)，由于測量結(jié)果含有測量誤差，測量結(jié)果的有效位數(shù)應(yīng)保留適宜，太多會使人誤認(rèn)為測量精度很高，同時也會帶來計算上的繁瑣；太少則會損失測量準(zhǔn)確度。測量、計算結(jié)果的數(shù)值應(yīng)按數(shù)值修約規(guī)則（GB8170-87）規(guī)定進(jìn)行修約。,GB8170-87數(shù)值修約規(guī)則規(guī)定的修約規(guī)則如下：3.1擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字小于5時，則舍去，即保留的各位數(shù)字不變。例1：將12.1498修約到一位小數(shù)，得12.1。例2：將12.1498修約成兩位有效位數(shù)，得12。,3.2擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字大于5；或者是5，而其后跟有并非全部為0的數(shù)字時，則進(jìn)一，即保留的末位數(shù)字加1。例1：將1268修約到“百”數(shù)位，得13102（特定時可寫為1300）。例2：將1268修約成三位有效位數(shù)，得12710（特定時可寫為1270）。例3：將10.502修約到個數(shù)位，得11。注：“特定時”的涵義系指修約間隔或有效位數(shù)明確時。,3.3擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字為5，而右面無數(shù)字或皆為0時，若所保留的末位數(shù)字為奇數(shù)(1,3,5,7,9）則進(jìn)一，為偶數(shù)（2,4,6,8,0）則舍棄。例1：修約間隔為0.1（或10-1)擬修約數(shù)修約值1.0501.00.3500.4,例2：修約間隔為1000（或103)擬修約數(shù)修約值25002103（特定時可寫為2000)35004103（特定時可寫為4000)例3：將下列數(shù)字修約成兩位有效位數(shù)擬修約數(shù)修約值0.03250.0323250032103(特定時可寫為32000),3.4負(fù)數(shù)修約時，先將它的絕對值按上述3.1-3.3規(guī)定進(jìn)行修約，然后在修約值前面加上負(fù)號。例1：將下列數(shù)修約到“十”數(shù)位擬修約數(shù)修約值-355-3610（特定時可寫為-360)-325-3210（特定時可寫為-320)例2：將下列數(shù)修約成兩位有效位數(shù)擬修約數(shù)修約值-365-3610（特定時可寫為-360)-0.0365-0.036注：以上4條為修約間隔為“1”時的修約規(guī)則。,50.5單位修約與0.2單位修約必要時，可采用0.5單位修約和0.2單位修約。5.10.5單位修約將擬修約數(shù)乘以2，按指定數(shù)位依3.1-3.4規(guī)則修約，所得數(shù)再除以2。例如：將下列數(shù)修約到個數(shù)位的0.5單位（或修約間隔為0.5）擬修約數(shù)乘22A修約值A(chǔ)修約值(A)（2A）（修約間隔為1）（修約間隔為0.5)60.25120.5012060.060.38120.7612160.5-60.75-121.50-122-61.0,5.20.2單位修約將擬修約數(shù)乘以5，按指定數(shù)位依3.1-3.4規(guī)則修約，所得數(shù)值再除以5。例如：將下列數(shù)修約到“百”數(shù)位的0.2單位（或修約間隔為20）擬修約數(shù)乘55A修約值A(chǔ)修約值（A）（5A）（修約間隔為100）（修約間隔為20）8304150420084084242104200840-930-4650-4600-920,2.通用數(shù)值修約方法,GB8710-87數(shù)值修約規(guī)則分別規(guī)定了“1”、“2”和“5”間隔的修約規(guī)則。但計算比較繁瑣，對“2”和“5”間隔的的修約還需進(jìn)行計算。這里介紹一種適用于所有修約間隔的修約方法，只需直觀判斷簡單易行。,該方法如下所述：如果為修約間隔整數(shù)培的一系列數(shù)中，只有一個數(shù)最接近于擬修約數(shù)，則該數(shù)就是修約數(shù)。例如，將1.150001按0.1修約間隔進(jìn)行修約。此時，與擬修約數(shù)1.150001鄰近的為修約間隔整數(shù)倍的數(shù)有1.1和1.2（分別為修約間隔的11倍和12倍），然而只有1.2最接近于擬修約數(shù)，因此1.2就是修約數(shù)。,將1.015修約至十分位的0.2單位。修約間隔為0.02。1.00和1.02中，1.2最接近于擬修約數(shù)，因此1.02是修約數(shù)（為修約間隔的51培）。將1.2505按“5”間隔修約至十分位。修約間隔為0.5。1.0和1.5中，1.5是修約數(shù)（為修約間隔的3培）。,如果為修約間隔整數(shù)培的一系列數(shù)中，有連續(xù)兩個數(shù)同等接近于擬修約數(shù)，則這兩個數(shù)中，為修約間隔偶數(shù)培的數(shù)就是修約數(shù)。例如，將1150按100修約間隔行修約。此時，與擬修約數(shù)1150鄰近的為修約間隔整數(shù)倍的數(shù)有1100和1200（分別為修約間隔的11倍和12倍），這兩個數(shù)同等接近于擬修約數(shù)，然而1200為修約間隔的偶數(shù)培（12倍），因此1200就是修約數(shù)。,又如：將1.500按0.2修約間隔修約。結(jié)果為1.6。再如：將1.025按“5”間隔修約三位有效數(shù)字。結(jié)果為1.00。,需要指出的是：一個數(shù)據(jù)的修約只能進(jìn)行一次，不能分次修約。例如：修約15.4546，修約間隔為1。正確的做法：15.454615不正確的做法：15.454615.45515.4615.516,四、數(shù)值運算規(guī)則,在一個具體的測量過程中，一般都要經(jīng)過多個測量的環(huán)節(jié)，而每個測量的環(huán)節(jié)都有具體的測量數(shù)據(jù)，如砂子表觀密度測定時稱量比重瓶與水、試樣的總質(zhì)量，傾出試樣后稱量瓶與水的質(zhì)量；滴定試驗時滴定前滴定管的初始讀數(shù)與滴定至終點時，溶液體積的讀數(shù)等。,這些測量所得的數(shù)據(jù)，在參與測量結(jié)果計算的過程中，若要修約應(yīng)怎么修約，計算得到的結(jié)果怎么修約就是運算法則所要解決的問題。,1.加減運算2.乘除運算3.乘方和開方4.對數(shù)和反對數(shù)5.平均值6.方差和標(biāo)準(zhǔn)偏差,1.加減運算幾個數(shù)相加減的結(jié)果，經(jīng)修約后保留有效數(shù)字的位數(shù)，取決于絕對誤差最大的數(shù)值，計算結(jié)果應(yīng)以絕對誤差最大（即小數(shù)點后位數(shù)最少）的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，來決定計算結(jié)果數(shù)據(jù)的位數(shù)。在實際運算過程中，各數(shù)值保留的位數(shù)比各數(shù)值中小數(shù)點后位數(shù)最少者多保留一位小數(shù)，而計算結(jié)果有效數(shù)字的位數(shù)應(yīng)與效數(shù)最少的一數(shù)相同。例如29.2+36.582-3.0281=?按上述規(guī)測計算如下：29.2+36.582-3.028129.2+36.58-3.03=62.75最后計算結(jié)果保留一位小數(shù)，為62.8。,2.乘除運算幾個數(shù)據(jù)的乘除運算以相對誤差最大（即有效數(shù)字位數(shù)最少）的數(shù)值為基準(zhǔn)來決定結(jié)果數(shù)據(jù)的位數(shù)，。在實際運算中，先將各數(shù)值修約至比有效數(shù)字位數(shù)最少者多保留一位有效數(shù)字運算，計算結(jié)果的有效數(shù)字的位數(shù)與有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)值相同。（與小數(shù)點位置無關(guān)）,例如，0.23543828.661.89110.235428.661.89=414.6707116三個參與運算的數(shù)值的有效數(shù)字位數(shù)分別為六位、三位、六位，所以最終計算結(jié)果用三位有效數(shù)字表示，為415或4.15102。,3