真值的表达法-极限法

  史锦顺 ·  2010-12-12 08:48  ·  53859 次点击
真值的表达法-极限法
近查π的准确值,对真值与误差概念的理解颇有启发。圆周C,直径D,以直径为单位量(表)圆周,得πD。
πD是周长C的准确值,即真值,π是数值,D是单位。
π这个值用数字表示是多少,按近似程度提高的顺序,写如下:
π的近似值近似值的绝对误差
3.14-0.16E-2
3.142+0.41E-3
3.1416+0.07E-4
3.14159-0.27E-5
3.141593+0.35E-6
3.1415927+0.46E-7
3.14159265-0.36E-8
3.141592654+0.41E-9
3.1415926536+0.10E-10
3.14159265359+0.02E-11
3.141592653590+0.21E-12
3.1415926535898+0.07E-13
3.14159265358979-0.32E-14
3.141592653589793-0.24E-15
3.1415926535897932-0.38E-16
3.14159265358979324+0.15E-17
3.141592653589793238-0.46E-18
3.1415926535897932385+0.37E-19
3.14159265358979323846-0.26E-20
3.141592653589793238463+0.36E-21
3.1415926535897932384626-0.43E-22
3.14159265358979323846264-0.34E-23
3.141592653589793238462643-0.38E-24
3.1415926535897932384626434+0.17E-25
3.14159265358979323846264338-0.33E-26
3.141592653589793238462643383-0.28E-27
3.1415926535897932384626433833+0.20E-28
3.14159265358979323846264338328+0.05E-29
3.141592653589793238462643383280+0.50E-30
3.1415926535897932384626433832795-0.03E-31
3.14159265358979323846264338327950|-0.29E-32
以上从3位写到33位。截尾时四舍五入,即大于5进位,小于5舍去(因为有足够多的更精确位作舍位的判别标准,不出现恰等于5的情况)。
π的值用数字写出,总是近似值。π有准确值吗,当然有,π的近似值一级一级即一位一位求下去,其极限就是π的准确值,绝对准确值,即真值。
设π的N位表征值为π(N),δ=|π(N)-π|,对任意给定小量ε,总可增大近似位数N,使δ<ε,则π是近似值π(N)的极限。因此,可以说π的近似值的极限是圆周率的准确值,即圆周率的真值。
测量计量依准确度的高低而分等级,通常1级高而2级低,此处为叙述方便,倒过来,按楼层的排法,1层低而2层高,这类似医院等级的分法。日常用的测量仪器叫1层,高一档的叫2层,依此类推。
设被测量L各层次的测得值为L(N),有一常数C,差值为δ=|L(N)-C|,任给正小量ε,提高测量准确度的层次,可使δ<ε,则C是L(N)的极限,C是被测量L的真值。常数C是被测量的真值,δ就是误差范围,可重新表达如下。
设被测量L的真值为Z,各层次的测得值为数列L(N),N从1到N。测量的误差范围为
δ=|L(N)-Z|,
任给正小量ε,提高测量准确度的层次,可使δ<ε,则Z是L(N)的极限。即真值是误差逐级减小时测得值数列的极限。

3 条回复

幸运草  2010-12-14 15:26
所谓的计量就是寻找真值得一系列工作;真值我们永远无法得到,我们可以做到的就是使之无限接近与真值。还一种就是根据自己的使用要求确定测量的准确性,如需要测量精度在十分位,我们的有效地测量精度只需百分位即可,再高精度的出科学计量外可视为费时费力的无效无效测量。自己的一点个人认为,请大家指点。
史锦顺  2010-12-14 10:41
**回复 史锦顺 的帖子**

接1号帖,讨论一个重要问题。真值的表征量问题。
不确定度论攻击经典测量学,一个基本论点是误差等于测得值减真值,真值你得不到,所以误差不可知。其实,算误差,从来不劳真值的大驾,而用直值这个老祖宗的孙子,玄孙,即低若干档次的相对真值就可以了。如果准确度高十倍算高一代,从处理的那个值算起,误差取两位,找高10倍的爸爸做标准,资格有些低,误差只有一位,找高两个量级的爷爷做标准,误差就是两位了。而找高三个量级的曾祖比,误差为三位数,没必要,根据微小误差准则,误差取两位足够。(参见本网本栏目史文关于有效数字与数据修约的讨论。)有兴趣可以试一下,算某近似值的误差,找多两位的近似值(充当真值)做标准就可以了。
计算π取值误差的过程,使我们深深体会到,计算所取近似值误差用准确度高两个量级的近似值就足够了,即只找爷爷就足够了,不必去麻烦曾祖,高祖。(此例有些特殊,因为是先约化的,所以隔着爸爸以爷爷为标准,在实际测量计量中,高十倍就是相对真值,就可做标准,找爸爸就可以了,爷爷也不必麻烦了,更不必烦祖宗了。)
现在回到真值问题。这可是不确定度论与经典论(VIM又称误差论、真值论、传统论,见VIM2008版序言)的分水岭。请注意,VIM对真值的态度,2008版比2004版有重大变化。第一,把真值误差准确度等概念从附录移到正文,表示尊重其地位;第二,在序言中表态说对误差论与不确定度论,不偏向哪一派;第三承认某些真值存在;第四,承认某些条件下误差可知。我们欢迎这些进步。当然,我们深知,近二十年的不确定度宣传贯彻,多少名家的委身符合,使本来概念含糊、逻辑混乱、公式错误、表达混沌的不确定度论,传播很广,影响颇深。当我发表“不确定度理论置疑”时,有人竟说“错得一塌糊涂”,却摆不出一条理由来。我不怕也不计较谁反对我的观点,而担心的是没人争辩是非,久而久之,就会失去是非观念。不怕犯错误,就怕正误不分,而长期以劣充优,就更不该了。问:你的道理在那里?好,你有兴趣就好,咱们下次谈。
sybcttc  2010-12-12 19:23
学习了,感谢楼主!

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