Zdroje chyb. Absolutní a relativní chyba. Absolutní chyba. Absolutní chyba přibližného čísla a se nazývá absolutní hodnota rozdílu přesného



Podobné dokumenty
Hledání kořenů rovnic jedné reálné proměnné metoda půlení intervalů Michal Čihák 23. října 2012

Algoritmy I. Číselné soustavy přečíst!!! ALGI 2018/19

3. Reálná čísla. většinou racionálních čísel. V analytických úvahách, které praktickým výpočtům

IV. Základní pojmy matematické analýzy IV.1. Rozšíření množiny reálných čísel

POČET PLATNÝCH ČÍSLIC PRAVIDLA PRO UVÁDĚNÍ VÝSLEDKŮ MĚŘENÍ 2

VZÁJEMNÁ POLOHA DVOU PŘÍMEK

Matematika 2 Úvod ZS09. KMA, PřF UP Olomouc. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MA2AA ZS09 1 / 25

7. Rozdělení pravděpodobnosti ve statistice

Posloupnosti a jejich limity

Zavedení a vlastnosti reálných čísel

Posouzení přesnosti měření

Matematika 1 Jiˇr ı Fiˇser 19. z aˇr ı 2016 Jiˇr ı Fiˇser (KMA, PˇrF UP Olomouc) KMA MAT1 19. z aˇr ı / 19

EXPERIMENTÁLNÍ MECHANIKA 2 Přednáška 5 - Chyby a nejistoty měření. Jan Krystek

I. 7. Diferenciál funkce a Taylorova věta

CVIČNÝ TEST 15. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

p 2 q , tj. 2q 2 = p 2. Tedy p 2 je sudé číslo, což ale znamená, že

2D transformací. červen Odvození transformačního klíče vybraných 2D transformací Metody vyrovnání... 2

Počítání s neúplnými čísly 1

PŘEDNÁŠKA 2 POSLOUPNOSTI

Logaritmická rovnice

SOUŘADNICE BODU, VZDÁLENOST BODŮ

Připomenutí co je to soustava lineárních rovnic

f(c) = 0. cn pro f(c n ) > 0 b n pro f(c n ) < 0

Co je obsahem numerických metod?

Čísla v plovoucířádovéčárce. INP 2008 FIT VUT v Brně

POSLOUPNOSTI A ŘADY INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

CVIČNÝ TEST 22. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

Projekt IMPLEMENTACE ŠVP. pořadí početních operací, dělitelnost, společný dělitel a násobek, základní početní operace

POSLOUPNOSTI A ŘADY INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

1.2.9 Usměrňování zlomků

M - Příprava na 3. čtvrtletní písemnou práci

Přednáška 3: Limita a spojitost

Text může být postupně upravován a doplňován. Datum poslední úpravy najdete u odkazu na stažení souboru. Veronika Sobotíková

1. Několik základních pojmů ze středoškolské matematiky. Na začátku si připomeneme následující pojmy:

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Variace. Mocniny a odmocniny

Matematika - Kvarta. řeší ekvivalentními úpravami rovnice s neznámou ve jmenovateli

Převody mezi číselnými soustavami

STATISTICKÉ ZJIŠŤOVÁNÍ

Manuál pro zaokrouhlování

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Michal Fusek. 10. přednáška z AMA1. Ústav matematiky FEKT VUT, Michal Fusek 1 / 62

Informační a znalostní systémy

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

4.3.4 Základní goniometrické vzorce I

Charakteristika vzdělávacího oboru Seminář z matematiky

M - Kvadratické rovnice a kvadratické nerovnice

MATA Př 3. Číselné soustavy. Desítková soustava (dekadická) základ 10, číslice 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Digitální učební materiál

Hledání kořenů rovnic jedné reálné proměnné metoda sečen Michal Čihák 23. října 2012

Lineární funkce, rovnice a nerovnice

Numerická matematika 1

Číselné soustavy a převody mezi nimi

Kódováni dat. Kódy používané pro strojové operace

Cyklometrické funkce

Inferenční statistika - úvod. z-skóry normální rozdělení pravděpodobnost rozdělení výběrových průměrů

4 všechny koeficienty jsou záporné, nedochází k žádné změně. Rovnice tedy záporné reálné kořeny nemá.

14. přednáška. Přímka

4.3.3 Základní goniometrické vzorce I

řešeny numericky 6 Obyčejné diferenciální rovnice řešeny numericky

Předpokládané znalosti žáka 1. stupeň:

ekologie Pavel Fibich rovnice rovnice Pavel Fibich Shrnutí Literatura

Náhodný pokus Náhodným pokusem (stručněji pokusem) rozumíme každé uskutečnění určitého systému podmínek resp. pravidel.

Euklidovský prostor. Funkce dvou proměnných: základní pojmy, limita a spojitost.

Cvičení z matematiky - volitelný předmět

Nerovnice a nerovnice v součinovém nebo v podílovém tvaru

1. Základní pojmy a číselné soustavy

Řešení úloh z TSP MU SADY S 1

V této kapitole si zobecníme dříve probraný pojem limita posloupnosti pro libovolné funkce.

DIGITÁLNÍ ARCHIV VZDĚLÁVACÍCH MATERIÁLŮ

Limita funkce. FIT ČVUT v Praze. (FIT) Limita funkce 3.týden 1 / 39

1. 1 P Ř I R O Z E N Á Č Í S L A

Matematický seminář. OVO ŠVP Tématický celek Učivo ŠVP Integrace Mezipředmětové vztahy. jejich soustavy. Spojitost funkce v bodě. Limita funkce v bodě

Úvod do problematiky numerických metod. Numerické metody. Ústav matematiky. 6. února 2006

Funkce Arcsin. Předpoklady: Některé dosud probírané funkce můžeme spojit do dvojic: 4 je číslo, jehož druhá mocnina se rovná 4.

Matematika PRŮŘEZOVÁ TÉMATA

ODR metody Runge-Kutta

vzdělávací oblast vyučovací předmět ročník zodpovídá MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE MATEMATIKA 8. MARKUP Druhá mocnina a odmocnina FY Tabulky, kalkulátor

( ) Jako základ mocnin nemusíme používat jen 10. Pokud není jasné, že číslo je uvedeno v desítkové soustavě, píšeme jej takto: ( ) 10

ZLOMKY. Standardy: M CELÁ A RACIONÁLNÍ ČÍSLA. Záporná celá čísla Racionální čísla Absolutní hodnota Početní operace s racionálními čísly

SOUSTAVY LINEÁRNÍCH ALGEBRAICKÝCH ROVNIC

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu

Diferenciální rovnice

6 5 = 0, = 0, = 0, = 0, 0032

A B C D E F 1 Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace 2 Vzdělávací obor: Matematika 3 Ročník: 8. 4 Klíčové kompetence. Opakování 7.

Rozšiřování = vynásobení čitatele i jmenovatele stejným číslem různým od nuly

Statistika I (KMI/PSTAT)

Matematika prima. Vazby a přesahy v RVP Mezipředmětové vztahy Průřezová témata. Očekávané výstupy z RVP Školní výstupy Učivo (U) Žák:

Testování statistických hypotéz. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

ŘADY KOMPLEXNÍCH FUNKCÍ

Funkce a lineární funkce pro studijní obory

7.2.1 Vektory. Předpoklady: 7104

VZOROVÝ TEST PRO 3. ROČNÍK (3. A, 5. C)

Matematická indukce, sumy a produkty, matematická logika

M - Příprava na 1. čtvrtletku pro třídy 2P a 2VK

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Transkript:

Zdroje chyb. Absolutní a relativní chyba. Absolutní chyba Absolutní chyba přibližného čísla a se nazývá absolutní hodnota rozdílu přesného čísla A a přibližného čísla a = A a. Je třeba rozlišovat dva případy: Známe-li číslo A, vypočítáme absolutní chybu snadno podle vzorce výše. Číslo A neznáme, což nastává nejčastěji. V takovém případě je vhodné zavést místo neznámé teoretické absolutní chyby její odhad. Odhad absolutní chyby přibližného čísla a se nazývá libovolné číslo, které není menší než absolutní chyba. Potom = A a a. Odtud plyne,že číslo A vyhovuje nerovnostem a a A a + a. Stručně budeme psát A = a ± a. Příklad : Určete odhad absolutní chyby čísla a =.4, které nahrazuje číslo π. Protože platí nerovnost.4 π.5, je a π < 0.0, můžeme tedy položit a = 0.0. V praxi je vhodné volit za a to z čísel, které je za daných podmínek co možná nejmenší. Absolutní chyba (nebo odhad absolutní chyby) charakterizuje přesnost výpočtu nebo měření nedostatečně. Např. při měření dvou vzdáleností jsme dostali tyto výsledky: l = 000.8m ± 0.m a l 2 = 50.2m ± 0.m. Ačkoliv odhad absolutní chyby je v obou případech stejný, je první měření hodnotnější než druhé. Přesnost měření charakterizuje absolutní chyba, odpovídající jednotce délky, tzv. relativní chyba. Relativní chyba Relativní chyba δ přibližného čísla a se nazývá poměr absolutní chyby k absolutní hodnotě příslušného přesného čísla A (A 0) Odtud plyne = A δ. δ = A.

Odhad relativní chyby přibližného čísla a se nazývá libovolné číslo δ a, které není menší než relativní chyba čísla a. Tj. A δ a, a tedy A δ a. Za odhad absolutní chyby čísla a můžeme tedy vzít číslo a = A δ a. Poněvadž v praxi je A a, můžeme použít vzorec a = a δ a. Známe-li odhad relativní chyby δ a můžeme najít horní a dolní meze přesného čísla A. To, že přesné číslo A leží mezi čísly a( δ a ) a a( + δ a ), se zapisuje takto A = a( ± δ a ). Příklad 2: Při měření vzdálenosti jsme dostali výsledek l = 29.25m. Máme určit horní a dolní mez přesné vzdálenosti, víme-li, relativní chyba výsledku je 0.00. δ = 0.00, a tedy = lδ. = 0.0m. Proto je 29.22m l 29.28m. Základní zdroje chyb Chyby, se kterými se setkáváme, lze v podstatě rozdělit do čtyř skupin: Chyby související s tím, že v matematcké analýze se vyskytují nekonečné procesy. Funkce vyskytující se v matematických vzorcích jsou často určeny nekonečnými posloupnostmi nebo řadami (např. sin x = x x! + x5 5!...). Navíc dovedeme některé problémy řešit jen udáním nekonečného procesu, jehož limita je hledaným řešením. Protože obecně nelze nekonečný proces popsat konečným počtem kroků, musíme se zastavit u jistého členu posloupnosti, který považujeme za dostatečně blízký hledanému řešení. Takové přerušení procesu ovšem způsobí tzv. zbytkovou chybu. Chyby způsobené tím, že v matematických formulích se vyskytují číselné parametry, jejichž hodnotu lze určit jen přibližně. Chyby související s číselnou soustavou, v níž čísla zapisujeme. Už při vyjádření racionálních čísel v desítkové nebo dvojkové soustavě může být vpravo od desetinné čárky nekonečný počet číslic. Při výpočtech můžeme zřejmě použít jen konečného počtu těchto číslic. Tak vzniká chyba zaokrouhlení. Položíme-li např. = 0., bude chyba = 4 0 4. Chyby vznikající početními operacemi, které s přibližnými čísly provádíme.provádímeli s přibližnými čísly početní úkony, přenášejí se chyby výchozích čísel v jisté míře i do výsledku. 2

Vztah mezi relativní chybou a počtem platných číslic přibližného čísla Jestliže přibližné číslo má n platných míst, bude relativní chyba δ tohoto čísla splňovat nerovnost δ ( ) n, α m 0 kde α m je první platná číslice čísla a. Za odhad relativní chyby čísla a můžeme vzít číslo δ a = ( ) n. () α m 0 Předpokládáme-li, že přibližné číslo je správně zaokrouhleno, platí prakticky vzorec δ a = ( ) n. (2) 2α m 0 Příklad : Určete odhad relativní chyby, nahradíme-li číslo π čísly,.,.4,.4,.42,.45 a.46. π=.45926558979... V našem případě je α m =. n je počet platných cifer. Např. pro.4 je n =. Podle vzorce (2) tedy platí δ a = 2 0 2 = 600. = 0.007. Pokud si nejsme jisti, že číslo.4 dále nepokračuje číslicí větší než 5, použijeme pesimističtější vzorec () pro odhad relativní chyby: δ a = 0 2 = 00. = 0.00. Tj. skutečná relativní chyba v žádném případě nepřesáhne δ a. Tabulka : Přibl. hodnota. odhad rel. chyby 2. odhad rel. chyby Skutečná rel. ch. 0.7 0. 0.04. 0.07 0.0 0.0.4 0.007 0.00 0.0005.4 0.0007 0.000 0.0009.42 0.0007 0.000 0.000.45 0.00007 0.0000 0.000029.46 0.00007 0.0000 0.000002

Příklad 4: Na kolik desetinných míst (popř. platných cifer) je třeba určit číslo π, aby relativní chyba byla nejvýše 0.00? 0.00, 0n tj. 0 n 000, tj. n 4. Odpověď: Aby relativní chyba byla nejvýše 0.00, postačí uvažovat.4. Z tabulky vyplývá, že relativní chyba je 0.0009 < 0.00. Dále se nemusíme zabývat tím, že další číslicí je 5 a tedy lepší aproximací by evidentně bylo číslo.42. Příklad 5: Na kolik desetinných míst (popř. platných cifer) je třeba určit číslo π, aby relativní chyba byla nejvýše 0.000? 0.000, 0n tj. 0 n 0000, tj. n 5. Odpověď: Aby relativní chyba byla nejvýše 0.000, postačí uvažovat.45. Z tabulky vyplývá, že relativní chyba je 0.000029 < 0.000. Dále se nemusíme zabývat tím, že další číslicí je 9 a tedy lepší aproximací by byla hodnota.46. Příklad 6: Určete odhad relativní chyby, nahradíme-li hodnotu sin čísly 0.0745, 0.075 a 0.074. sin =0.0745240647... Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce 2: Tabulka 2: Přibl. hodnota. odhad rel. chyby 2. odhad rel. chyby Skutečná rel. ch. 0.0745 0.0005 0.00 0.0004 0.075 0.005 0.0 0.0027 0.074 0.005 0.0 0.000 Příklad 7: Na kolik platných číslic je třeba určit hodnotu sin, aby relativní chyba byla nejvýše 0.00? 0.00, 0n tj. 0 n 000, tj. n 4. 4

Odpověď: Aby relativní chyba byla nejvýše 0.00, postačí uvažovat 0.0745. Z tabulky 2 vyplývá, že relativní chyba je 0.0004 < 0.00. Jen pro zajímavost se podívejme do tabulky 2 na relativní chyby pro čísla 0.074 a 0.075. Zjistíme, že relativní chyba přesáhla požadovanou maximální hodnotu a tedy užití čtyř desetinných míst není dostatečné. Poznámka: n není počet destinných míst, ale platných číslic. 5