誤差論

誤差論

對輸入到計算機中數據的初始誤差、引起數學模型成的誤差、計算過程中出現的各種誤差和結果誤差進行分類,對各類誤差及其關係進行研究和分析,對計算過程中誤差的傳播和對計算結果誤差的影響進行探討,從而對所用數值方法對誤差上限給出可用的估計,以得到這一算法是否可行、計算結果是否可用或對其改進的可能方向等進行深入研討,發現規律性,探索進一步可採用的新方法和研發的新途徑等,這許多方面的研究及其成果就構成了所謂計算數學的中的誤差論。

基本介紹

  • 中文名:誤差論
  • 外文名:theory of errors
  • 適用範圍:數理科學
定義,誤差,

定義

誤差論是對計算機實施計算過程中的誤差進行分類、分析、比較和上限估計等方面的研究,為計算數學基礎理論之一。用計算機求解一個實際問題,由實際問題到上機求解、給出計算結果,通常需經歷以下過程:
實際問題→數學模型→數值方法→程式設計→上機計算→給出計算結果
經上述過程給出的計算結果,多數情況下,只是其相應未知真值的一個近似值。計算前、計算中和計算結果處理,不可避免地會出現各種各樣的、大大小小的誤差。因此,誤差成了計算數學經常會遇到和需要深入研究的一個問題。
對輸入到計算機中數據的初始誤差、引起數學模型成的誤差、計算過程中出現的各種誤差和結果誤差進行分類,對各類誤差及其關係進行研究和分析,對計算過程中誤差的傳播和對計算結果誤差的影響進行探討,從而對所用數值方法對誤差上限給出可用的估計,以得到這一算法是否可行、計算結果是否可用或對其改進的可能方向等進行深入研討,發現規律性,探索進一步可採用的新方法和研發的新途徑等,這許多方面的研究及其成果就構成了所謂計算數學的中的誤差論。

誤差

經計算得到的近似值與相應真值之差稱為誤差,亦稱絕對誤差。
這裡所說的“真值”即真實值,是在一定條件下的實際值,通常未知,又有理論真值、規定真值和相對真值之分。理論真值亦稱絕對真值,如平面直角三角形兩直角邊長為 1 的斜邊長度恆為根號 2 。這裡所說的“近似值”,是經數學模型和計算機上求解得到的相應真值的計算結果,如根號 2 經開方子程式計算得到的含一定字長的數值結果。
對誤差可進行不同的分類。如從誤差來源上講,可分為觀測誤差模型誤差、數據誤差、捨入誤差截斷誤差和輸入誤差等,觀測誤差又可分為系統誤差隨機誤差過失誤差;從誤差數值上講,可分為絕對誤差和相對誤差;從誤差表示方法上講,可分為平均誤差標準誤差;從計算過程上講,可分為初始誤差、向前誤差、向後誤差、局部誤差和全局誤差等。

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