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物理 誤差を求める問題
- 問題:x,yおよびzを測定して、以下の値が得られたとする。x=24±1.2 y=36±1.8 z=4.0±0.16 q=x÷(y・z)と、その誤差Δqを求めよ。
- 問題の解き方と、答えを教えていただけないでしょうか。自分で解いたところ、qが最大値をとるときと最小値をとるときで真ん中の数で出したqに対して+0.8と-0.7になってしまい、Δqが0.8か0.7かわかりません。解き方自体間違えているのでしょうか、計算ミスは確かめました
- 質問者はx、y、およびzの値が与えられ、それらの値を用いてqとその誤差Δqを求めたいとしています。質問者は自分で計算した結果が正しいのかどうか確認したいと考えています。
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普通の処方では誤差の伝播の式を使います。互いに独立な変数(誤差同士がリンクしていない)からなる計算値Q=f(x,y,z...)があると、その誤差は (δQ)^2=(∂Q/∂x)^2(δx)^2+(∂Q/∂y)^2(δy)^2+(∂Q/∂z)^2(δz)^2;... になります。 質問者さんの例では (δq)^2=(δx)^2/(y^2z^2)+x^2(δy)^2/z^2y^4+x^2(δz)^2/y^2z^4 となります。これを整理すれば (δq)^2/q^2=(δx)^2/x^2+(δy)^2/y^2+(δz)^2/z^2 となりますので、 q=x/(yz)=1/6 (δq)^2/q^2=(1.2)^2/24^2+(1.8)^2/36^2+(0.16)^2/4.0^2 =2.5x10^(-3)+2.5x10^(-3)+1.6x10^(-3) =6.6x10^(-3) です。よって δq/q=0.08124.. δq=0.01354... となります。 参考URLには系統誤差が入った場合の式もあります。
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- spring135
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x=a(1±ea) (a=24, ea=1.2/24=0.05) y=b(1±eb) (b=36, eb=1.8/36=0.05) z=c(1±ec) (c=4, ec=0.16/4=0.04) q=x÷(y・z)=a(1±ea)/(b(1±eb)*c(1±ec)) =(a/bc)((1±ea)(1±eb)^(-1)(1±ec)^(-1)) =(a/bc)(1±ea)(1?eb)(1?ec) =(a/bc)(1±ea?eb?ec) ((1+x)^p=1+pxに近似) 最大Mは M=(a/bc)(1+ea+eb+ec)=0.166666(1+0.05+0.05+0.04)=0.1666666(1+0.14) =0.166666+0.0233333 最小mは m=(a/bc)(1-ea-eb-ec)=0.166666(1-0.05-0.05-0.04)=0.1666666(1-0.14) =0.166666-0.0233333 Δq=0.2333333