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物理-有效數字的零、點
2011/06/30 00:37:21瀏覽2469|回應0|推薦3

 

 

對於“0”以外的阿拉伯數字,不論是否有小數點,計算有效數字時都不存在疑問,但是“0”這個數字,卻會因為它出現的位置而產生疑惑!

當“0”出現在“首尾都是其它數字”的中間時,這個情況是明白的,例如120451.2045,這些都是5位數的有效數字。

有小數點,而“0”出現在領先的位置時,例如0.0125這是3位數的有效數字。

有小數點,而“0”出現在掛尾的位置時,例如0.1250這是4位數的有效數字,因為這個掛尾的數字0,表示在觀測或計算時,確實存在小數點下第4位的數值,只是它的值是 0”。

較多的疑問是在沒有小數點的狀況下,“0”如果出現在領先的位置時,在數學上,這樣的數值是沒有意義的,例如00125

而大多數的情況下,在沒有小數點的數字中,“0”是出現在掛尾的位置,例如“12500”。


在說明“12500”為什麼是3位數的有效數字前,我們先舉一些日常的對話:

“你身上有多少現金?”“大約三千元吧!”

   ------這裡的數字表示就是3000

“哇你開的超快的?”“才一百而已!”

   ------這裡的數字表示就是100Km/hr

在第一個對話中,重點是千元,并不去計算百元或是鎳幣的。而第二個對話中,所傳遞的訊息則是目標值的100

從這裡,就可以體會出這二個數字的表示,以及它們為什麼都只是1位數的有效數字了。因為百元以下都“沒有去計算”,確定的只是3個“千元”這個數值。而另外的例子則說明了,碼表的指針是在“100”這個位置左右擺動。

 

因此,125003位數的有效數字,表示它是以“百”為描述的單位,讀作:“一萬二千五百”,不是嗎?

那如果說,我確定口袋裡并沒有任何其它的鈔票鎳幣,恰好就只有3000元現金,而且要用有效數字的形式來表示,而同時,物理學家在傳播資訊的時候,也更希望準確的傳遞數值,那麼它的表示方法就必須用“3.000千元”的方式,這是明確的4位數的有效數字。

所以,2007年觀測的中子星爆炸,說它的距離是25000光年,這裡的有效數字就是2位,表示觀測的能力只能在2.4~2.6萬光年之間推算,而不是在24.9~25.1千光年之間。

 

其次,在有效數字的運算中,加減計算式的疑問也比較少,只要將小數點對齊,計算的結果,不論是和還是差,都是取計算式中,小數點後位數最少的那個位數作基準去做取捨。例如:1.225+112.5,因為有效數字中,112.5的小數點後只有1位,所以“和”的小數點後只取1位數。

 

在乘除計算中,則是取有效數字中位數最少的那個位數為準去做取捨,例如1.2X10.25,它的“積”,我們要將12.3四捨五入而成為12,理由是計算式中,乘數與被乘數的這二個數字中,有效數字位數最少的數只有2位數,所以乘積的有效數字也只取2位數

那如果是1.2X1000.251200.3這個取捨怎麼辦?就如同前面已經提到的,四捨五入後的數值就是1200,這正是2位數的有效數字。

 

 

 

(關於有效數字的更多說明演繹分析和它的統計理論等,請在“科月”等期刊搜尋詳盡的資料。)

 

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這些文字的目的,只是為了傳遞物理的嚴謹概念。

 Fuzzy”,這是數學也是物理,如果沒有嚴謹的學術起點,也就沒有Fuzzy Logic在今天現實生活中的運用,但是fuzzy(模糊)卻從來都不是數學或物理的過程和手段。

 

 

( 知識學習其他 )

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