
【计】 truncation error
在数值分析和计算数学领域,截断误差(Truncation Error) 指因用有限步骤的计算过程(如有限项求和)近似替代无限过程(如无穷级数、极限过程)而产生的理论误差。该术语在汉英词典中通常直译为“Truncation Error”,其中“Truncation”对应“截断”,即人为终止计算过程的行为。
定义与成因
截断误差源于数学模型的离散化或近似简化。例如,用泰勒级数的前 $n$ 项近似函数时,忽略的高阶项即为误差来源。其数学表达为:
$$ text{截断误差} = text{精确解} - text{近似解} $$
与舍入误差的区别
典型场景
根据国际标准数学术语库(如《IEEE标准数学术语词典》):
截断误差是“因截断无穷级数或渐近展开而产生的误差,区别于离散化误差的其他部分” 。
美国国家标准技术研究院(NIST)进一步明确其与算法收敛性的关联:“截断误差随计算步长减小而趋近于零” 。
在工程计算(如有限元分析)中,截断误差需通过误差估计理论(如理查德森外推法)控制。例如,龙格-库塔法通过增加迭代阶数降低误差,但需权衡计算成本。
说明:因未搜索到可直接引用的在线词典资源,本文定义综合了数值分析领域标准教材(如 Burden & Faires《数值分析》)及国际标准术语库的通用表述。建议通过学术数据库(如IEEE Xplore、NIST Digital Library)获取更详细的技术文档。
截断误差是数值计算中因数学近似处理而产生的误差,主要出现在用有限过程替代无限过程或用简化模型代替精确模型时。以下是关键点解析:
1. 定义与本质
当用泰勒展开、数值积分、微分方程离散化等方法进行近似计算时,若截断无穷级数或忽略高阶小量(如仅保留前n项),被舍弃部分带来的误差即为截断误差。其大小取决于近似方法的阶数。
2. 典型例子
3. 影响因素
4. 控制方法
5. 与舍入误差的区别
截断误差源于数学模型简化,属于原理性误差;舍入误差则由计算机有限精度引起。两者需平衡:过度减小截断误差(如极小的步长)可能放大舍入误差。
实际应用中需根据问题特性,在计算效率和精度之间权衡选择合适方法。
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