有效數字
significant figure
定義:對于所記錄的沒有小數位且以若干個零結尾的數值,從非零數字最左一位向右數得到的位數減去無效零(僅為定位用的零)的個數;對于其他的十進位數從非零數字最左一位向右數得到的位數。
學科:化學_分析化學_化學計量學
相關名詞:可靠性 精確度 天平
圖片來源:視覺中國
【延伸閱讀】
在科學研究、工程技術以及日常生活中,我們都會遇到數字,然而,并非所有數字都具有相同的重要性。有效數字是指在測量或計算過程中,能夠影響結果精度的數字,它包括全部準確值和一位(最后一位)估計值,估計值一般可有正負1的絕對誤差。有效數字的數量和精度反映了測量或計算的可靠性和精確度。
在分析測試中,數據的位數不僅表示數量的大小,還表示測量的精確程度,保留幾位數字要根據條件而定。例如,稱量樣品時,如果用萬分之一天平稱量,讀數為1.8185g,表示最后一位有正負1的偏差,也就是樣品的質量在1.8184~1.8186g之間;如果用百分之一臺秤稱量,示數為1.82g,表示樣品的質量在1.81~1.83g之間;如果用托盤天平稱量,稱出質量為1.8g,表示質量在1.7~1.9g之間。
有效數字的計位遵循以下規則:1.非“0”數字都要計位;2.“0”數字要根據其作用而定,位于非“0”數字之間要計位,如1.302,有效數字為4位。位于所有非“0”數字之前時不計位,如0.0023,有效數字為2位。位于所有非“0”數字之后一般計位,如2.300,有效數字為4位;3.pH、pK等值的有效數字位數決定于數值的小數部分的位數,如pH值為6.48,有效數字為2位。
有效數字在進行修約時遵循“四舍六入五成雙”,是指尾數小于等于4時舍去;尾數大于等于6時進位;尾數等于5時視其前面的數字成偶數,若5后還有數,說明修約數比5大,宜進位。例如,將以下的測量值修約為三位有效數字,修約的結果為:6.1148為6.11,2.4387為2.44,1.755為1.76,4.105為4.10,6.225002為6.23。修約的時候要注意只能一次修約到位,而不是逐位修約,例如,將8.15486修約為三位數,不能先修約成8.155再修約成8.16,只能一次修約為8.15。
有效數字在進行加減法時,以小數點后位數最少的數據為基準,其他數據四舍五入到該基準的下一位,再進行加減計算,最終計算結果保留最少的位數。進行乘除法時,以有效數字最少的數據為基準,其他有效數修約至相同,再進行乘除運算,計算結果仍保留最少的有效數字。
有效數字對于保證結果的精度和可靠性至關重要。正確理解和使用有效數字,可以避免因數值誤差導致的誤導和錯誤決策。
(延伸閱讀作者:吉林農業大學資源與環境學院 洪波教授)
責任編輯:張鵬輝