
【计】 calculation error; computational error; computing error
计算误差(Calculation Error)指在数学运算、工程计算或科学实验中,因方法、工具或数据限制导致的计算结果与真实值之间的偏差。以下是详细解释:
中文释义
计算误差指通过数学方法或工具得出的数值结果与理论真值之间的差异。例如,使用近似算法或有限位数计算时产生的偏差。
来源:《现代汉语词典(第7版)》,商务印书馆
英文对应术语
来源:Oxford English Dictionary, "error"词条
截断误差(Truncation Error)
因简化无穷过程(如泰勒级数截断)导致的误差。例如,用有限项近似积分时产生的偏差。
来源:Numerical Analysis by Richard L. Burden
舍入误差(Rounding Error)
受计算机浮点数精度限制(如IEEE 754标准),连续运算中累积的微小偏差。典型例子为0.1+0.2≠0.3。
来源:IEEE Standard for Floating-Point Arithmetic
国际标准
国际标准化组织(ISO)在ISO/IEC 60559:2020中定义了浮点数运算的误差边界。
学术定义
美国国家标准与技术研究院(NIST)将计算误差描述为“观测值、计算值或测量值与真实值之间的差异”。
在结构工程中,有限元分析(FEA)的计算误差可能导致应力预测偏差≥5%,需通过网格细化或高精度算法控制。
来源:Journal of Structural Engineering, ASCE
计算误差是指在数值计算过程中,由于方法、工具或数据本身的限制,导致计算结果与真实值之间的偏差。以下是详细解释:
系统误差
由固定因素引起(如仪器校准偏差、公式近似),具有重复性和方向性。例如:用线性方程近似非线性问题导致的误差。
随机误差
由不可控因素(如测量环境波动、计算设备噪声)产生,呈现无规律波动。多次计算取平均值可减少此类误差。
舍入误差
计算机因有限精度对小数进行四舍五入时产生。例如:$pi$ 用3.1416近似时,末位舍弃造成的误差。
截断误差
因简化计算步骤导致的误差,如泰勒展开仅取前几项:
$$
e^x = 1 + x + frac{x}{2!} + cdots + frac{x^n}{n!} + R_n
$$
其中$R_n$即为截断误差。
误差分析是科学计算的核心环节,直接影响结果的可靠性。在工程、物理、金融等领域,需根据实际需求平衡计算精度与资源消耗。
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