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区分精确度与显示的小数位数

计算器可以轻易显示八位小数,但这并不代表答案精确到八位。

本页内容
  1. 小数位数能告诉你什么?
  2. 怎样判断算出来的答案有多精确?
  3. 例题详解
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 下一步

显示屏上的小数位数,说明的是数字怎样显示出来,而不是它有多精确。答案只能和背后的数据一样精确,而界限能显示它究竟有多精确。 这在计算面积、速度和费用时很重要,也是精确度、界限与测量的最后一项技能。

请配合由取近似后的测量值求出范围中的范围技巧一起使用。

小数位数能告诉你什么?

小数位数说明最后一个数字在哪个位置,并不说明这个数字是怎样得到的。

写法取近似到真实值的范围
6.31 位小数6.25 ≤ x < 6.35
6.302 位小数6.295 ≤ x < 6.305
0.00402 位有效数字0.00395 ≤ x < 0.00405

所以 6.3 和 6.30 是相等的数,但 6.30 声称精确了十倍。有效数字和小数位衡量的是不同的东西:0.0040 有四位小数,却只有两位有效数字。

怎样判断算出来的答案有多精确?

  1. 写出每个测量值的范围。
  2. 用正确的搭配求出答案的下界和上界。
  3. 把两个界限取成同样位数的有效数字,从较多位数开始。
  4. 逐步减少位数,直到两者得到同一个值。这个值就是你的答案。

例题详解

一个矩形长 4.2 cm、宽 3.7 cm,各取 1 位小数。计算器显示 4.2 × 3.7 = 15.54。面积可以写到多精确?

第一步,范围: 4.15 ≤ 长 < 4.25,3.65 ≤ 宽 < 3.75。

第二步,界限: 下界 = 4.15 × 3.65 = 15.1475。上界 = 4.25 × 3.75 = 15.9375。

第三步,试 2 位有效数字: 15.1475 得 15,15.9375 得 16。两者不同,所以 2 位有效数字站不住脚。

第四步,试 1 位有效数字: 两个界限都得 20。所以面积是 20 cm²(1 位有效数字)。

显示的 15.54 看起来精确到 2 位小数,但数据只支持一位有效数字。

要留意的错误

常见的失误是因为计算器的显示”看起来已经完成”,就直接抄下来当答案。

错误答案: 面积 = 15.54 cm²(2 位小数)。

学生把屏幕上的位数当成了精确度。界限显示真实面积可能落在约 15.15 到 15.94 之间。

改正的方法是在写出取过近似的答案之前,先检验界限。如果两个界限不一致,多出来的数字就站不住脚。

这个错误还有另一种形式:为了”看起来整齐”,在末尾多写一个零,例如 6.30。这个零是一种声明,只有数据支持时才写。

自我检测

先试做,再打开答案核对。

1. 写出 6.30(2 位小数)和 6.3(1 位小数)各自的范围,并比较宽度。

查看答案

6.30 取 2 位小数:6.295 ≤ x < 6.305,宽度 0.01。6.3 取 1 位小数:6.25 ≤ x < 6.35,宽度 0.1。

6.30 的范围窄十倍。

2. 某个量的下界是 2.451,上界是 2.458。这个量可以写到几位有效数字?值是多少?

查看答案

取 3 位有效数字,两个界限分别得 2.45 和 2.46,不一致。取 2 位有效数字,两者都得 2.5。

2.5(2 位有效数字)

3. Ali 把时间记成 12.0 秒,Mei 记成 12 秒(最接近的秒)。写出各自的范围,并说明谁量得更精确。

查看答案

Ali:11.95 ≤ t < 12.05。Mei:11.5 ≤ t < 12.5。Ali 的范围更窄。

Ali 记录的时间更精确。

下一步

现在可以在精确度与界限练习题组中把整组技能一起练习,并用界限与取近似解说器核对你的范围。无计算器运算训练能在取近似之前保持精确的步骤清晰。

有些学生界限求对了,却仍然写下计算器的显示。数学线上一对一补习的老师可以帮你把最后的核对变成习惯。

常见问题

6.3 和 6.30 是同一个意思吗?

作为数值它们相等,但所表达的精确度不同。6.3 取到 1 位小数,所以真实值在 6.25 到略小于 6.35 之间。6.30 取到 2 位小数,所以真实值在 6.295 到略小于 6.305 之间。多出来的那个零声称了更高的精确度。

小数位数越多就一定越精确吗?

不一定。显示几位小数只是显示方式的选择。精确度取决于原始测量有多精细,以及计算过程对不确定性的影响。用只有 1 位小数的数据算出并显示六位小数的答案,精确度仍然只有原数据那么高。

用界限之后,该怎样决定写几位有效数字?

把下界和上界取成同样位数的有效数字,从较多的位数开始,再逐步减少。两个界限能得到同一个值的最大位数,就是你能够站得住脚的精确度,这个值就是你的答案。

更新于:

下一步

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