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科学

百分比误差:区分误差大小和方向

将读数与参考值比较,避免混淆绝对百分比误差和带符号变化。

方法

误差是把观测结果与同一量的指定参考值比较。首先统一单位。用观测值减参考值可以保留方向:负差表示低于参考,正差表示高于参考。参考值本身也可能有不确定性,不能自动当成精确真值。

百分比误差计算器显示大小:差的绝对值除以参考值的绝对值,再乘100,因此去掉了正负号。报告时应说明采用的约定;带符号的相对差与绝对百分比误差回答不同的问题。本计算器要求正的参考值。

从带符号差值计算误差大小
  1. 参考值200 g
  2. 带符号差值194 − 200 = −6 g; 206 − 200 = +6 g
  3. 误差百分比的大小6 ÷ 200 × 100 = 3%

将读数与参考值比较,避免混淆绝对百分比误差和带符号变化。

计算示例

以200 g为参考,194 g的读数相差−6 g。误差大小是6 g,百分比误差是3%。206 g的读数相差+6 g,但绝对百分比误差同样是3%。因此大小相等不代表两次读数在参考值的同一侧。

输入观测值194和参考值200,可核对6 g和3%的结果。从200到194的百分比变化是−3%,在这个正基准下保留了方向。如果参考为零,百分比误差因需要除以零而没有定义。应报告原单位下的差值,不要默默把分母改为1。

⁦194 − 200 = −6 g⁩

⁦|194 − 200| ÷ 200 × 100 = 3%⁩

⁦206 − 200 = +6 g⁩

⁦|206 − 200| ÷ 200 × 100 = 3%⁩

误差百分比相同,方向相反
读数:194 g
3 %低于参考值 (−6 g)
读数:206 g
3 %高于参考值 (+6 g)

参考值为200 g。两次读数的误差大小相同,但方向相反。

核对事项与适用范围

单次读数的误差小,不代表重复性已经得到证明,也不能解释差异的原因。重复测量、仪器限制和参考值不确定性需要单独评估。不要把3%误差解释为置信区间或读数错误的概率。应选择有意义的参考和适合该测量的显示精度。

相关计算器

参考来源: NIST