
【計】 calculation error; computational error; computing error
計算誤差(Calculation Error)指在數學運算、工程計算或科學實驗中,因方法、工具或數據限制導緻的計算結果與真實值之間的偏差。以下是詳細解釋:
中文釋義
計算誤差指通過數學方法或工具得出的數值結果與理論真值之間的差異。例如,使用近似算法或有限位數計算時産生的偏差。
來源:《現代漢語詞典(第7版)》,商務印書館
英文對應術語
來源:Oxford English Dictionary, "error"詞條
截斷誤差(Truncation Error)
因簡化無窮過程(如泰勒級數截斷)導緻的誤差。例如,用有限項近似積分時産生的偏差。
來源:Numerical Analysis by Richard L. Burden
舍入誤差(Rounding Error)
受計算機浮點數精度限制(如IEEE 754标準),連續運算中累積的微小偏差。典型例子為0.1+0.2≠0.3。
來源:IEEE Standard for Floating-Point Arithmetic
國際标準
國際标準化組織(ISO)在ISO/IEC 60559:2020中定義了浮點數運算的誤差邊界。
學術定義
美國國家标準與技術研究院(NIST)将計算誤差描述為“觀測值、計算值或測量值與真實值之間的差異”。
在結構工程中,有限元分析(FEA)的計算誤差可能導緻應力預測偏差≥5%,需通過網格細化或高精度算法控制。
來源:Journal of Structural Engineering, ASCE
計算誤差是指在數值計算過程中,由于方法、工具或數據本身的限制,導緻計算結果與真實值之間的偏差。以下是詳細解釋:
系統誤差
由固定因素引起(如儀器校準偏差、公式近似),具有重複性和方向性。例如:用線性方程近似非線性問題導緻的誤差。
隨機誤差
由不可控因素(如測量環境波動、計算設備噪聲)産生,呈現無規律波動。多次計算取平均值可減少此類誤差。
舍入誤差
計算機因有限精度對小數進行四舍五入時産生。例如:$pi$ 用3.1416近似時,末位舍棄造成的誤差。
截斷誤差
因簡化計算步驟導緻的誤差,如泰勒展開僅取前幾項:
$$
e^x = 1 + x + frac{x}{2!} + cdots + frac{x^n}{n!} + R_n
$$
其中$R_n$即為截斷誤差。
誤差分析是科學計算的核心環節,直接影響結果的可靠性。在工程、物理、金融等領域,需根據實際需求平衡計算精度與資源消耗。
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