誤差の伝わり方の計算
2つの測定値とその誤差を入れると、和・差、または積・商を計算したときに、誤差がどれだけ大きくなるかを計算します。
くわしい条件を変える(なくても計算できます)
計算方法
和・差の誤差:Δ(a+b) = Δ(a−b) = Δa + Δb(絶対誤差をそのまま足す)
積・商の誤差:Δ(ab)/(ab) = Δ(a/b)/(a/b) = Δa/a + Δb/b(相対誤差を足す)
例:a=10±0.1、b=5±0.2のとき、和は 15±0.3、積は 50±(50×(0.1/10+0.2/5))=50±2.0です。
これは、誤差がいちばん大きくなる場合を考えた「最大誤差」の求め方です(高校物理でよく使う方法)。より厳密な統計的な誤差の求め方(二乗和の平方根)では、これより小さい値になります。
式の意味を説明します。和や差では、それぞれの測定値がどちらにずれるか分からないので、いちばん悪い場合を考えて誤差をそのまま足します。積や商では、ずれの大きさが元の値の何割かという比で効いてくるため、相対誤差(誤差÷測定値)を足します。だから積のときは、答えにその合計の割合をかけて絶対誤差に直します。
例:a=15±0.15、b=7.5±0.3なら、和は22.5±0.45、差は7.5±0.45です。誤差はどちらも同じ大きさになります。
気をつけること。これは誤差がいちばん大きくなる場合を考えた最大誤差です。独立した誤差をまとめるときは、2乗の和の平方根を使う方法もあり、その値はこれより小さくなります。差を取ると値は小さくなるのに誤差は足されるため、相対誤差は大きくなります。
出典:この計算は式の定義によるもので、参照する公的な資料はありません。
よくある質問
和・差の誤差はどう計算する?
絶対誤差(Δa、Δb)をそのまま足します。a=10±0.1、b=5±0.2なら、和は15±0.3です。
積・商の誤差はどう計算する?
相対誤差(Δa/a、Δb/b)を足して、それを積や商の値にかけます。
相対誤差とは?
誤差を、測定値そのものの大きさで割った値です。Δa/a のように表し、%で表すこともあります。
なぜ和と積で計算方法が違う?
和・差は測定値の大きさに関係なく誤差がそのまま加わりますが、積・商では割合(相対誤差)で誤差が加わるためです。
測定値が0のときは?
積・商では0で割ることになるため、相対誤差が計算できません。和・差の計算は0でも使えます。