有效数字
计数与取舍
位数
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取舍后
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把两个测量值放在一起算
按规则取舍后的结果
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真正携带信息的那些数位
一个测量值,把它自身的不确定性写在了写法里。刻度到毫米的尺子给出的是 12.4 厘米,而不是 12.4000 厘米;多写那几个零,等于声称尺子从来不具备的精度。有效数字就是让这个声称保持诚实的约定:它说明哪些数位是真正量出来的,哪些只是后面运算续上去的。
三步上手
- 1 填入一个数字,看看它带着几位有效数字。
- 2 如果你要的是取舍,就设定保留几位有效数字。
- 3 要做运算的话,在下面填入两个测量值,正确的规则会替你套用。
哪些零算数,哪些不算
全部的难处都在零上。前导零永远不算:0.0042 有两位有效数字,因为那些零只是在给小数点定位。夹在数字中间的零永远算:1002 有四位。小数点后末尾的零算数,所以 1.200 有四位,它在说这次测量精确到千分之一。而像 1200 这种整数末尾的零,是真正有歧义的——科学记数法之所以存在,有一部分正是为了了结这场争论。
为什么两条规则不一样
乘法放大的是相对误差,所以结果继承的是最差的相对精度——而相对精度用有效数字来数。加法放大的是绝对误差,所以结果继承的是最差的绝对精度——而绝对精度用小数位来数。两条规则不同的全部原因就在这里;这也是为什么 2.0 × 3.000 等于 6.0,而 2.0 + 3.000 等于 5.0:同样的输入,不同的问题,不同的那一环最弱。
有效数字 - 常见问题
因为多出来的那些零是一种声明,不是装饰。写 1.200,是在说这次测量做到了千分位,而且那一位上量到的是零;写 1.2,只是在说它落在 1.15 和 1.25 之间。两个数字数值相等,承诺不同——而有效数字存在的意义,正是把这个区别记下来。