分析領域,總是有些老問題,沒有搞清楚,比如數(shù)值修約,前幾天有讀者留言讓寫一下,查了好幾天的資料,也梳理了一下,概況版的給大家看看吧,歡迎交流溝通!
數(shù)值修約規(guī)則有官方文件,2008年版本的《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定》(GB/T 8170一2008),這個替代了GB/T1250-1989,以及GB/T8170-1987。(可以來找我要文件)。也有經(jīng)驗總結(jié)版,類似廣泛使用的“四舍六入五留雙”的數(shù)字修約規(guī)則。 也可歸納為如下口訣:“四要舍,六則入。五后有數(shù)需進一。五后為零看左邊:若是奇數(shù)加上一;若為偶數(shù)全舍去。” 但是實際分析工作中沒有搞清楚的問題總可以創(chuàng)造出新的話題!先來學一下吧!
一、數(shù)值修約的基礎知識
1. 什么是有效數(shù)字呢?
⑴有效數(shù)字是指在分析和測量中所能得到的有實際意義的數(shù)字。測量結(jié)果是由有效數(shù)字組成的(前后定位用的“0”除外)。
例如 測量結(jié)果1.1080g,組成數(shù)字1、1、0、8、0都是實際測讀到的,它們是表示試樣質(zhì)量大小的,因而都是有實際意義的。
⑵有效數(shù)字的前幾位都是準確數(shù)字,只有最后一位是可疑數(shù)字。
例如前述的1.1080, 前幾位數(shù)字1、1、0、8都是稱量讀到的準確數(shù)字,而最后一位數(shù)字0則是在沒有刻度的情況下估讀出來的,是不準確的或者說可疑的。
⑶有效數(shù)字是處于表示測量結(jié)果的數(shù)值的不同數(shù)位上。所有有效數(shù)字所占有的數(shù)位個數(shù)稱為有效數(shù)字位數(shù)。
例如 數(shù)值3.5,有兩個有效數(shù)字,占有個位、十分位兩個數(shù)位,因而有效數(shù)字位數(shù)為兩位;3.501有四個有效數(shù)字,占有個位、十分位、百分位等四個數(shù)位,因而是四位有效數(shù)字。
⑷測量結(jié)果的數(shù)字,其有效位數(shù)反映了測量結(jié)果的精確度,它直接與測量的精密度有關。這也是有效數(shù)字實際意義的體現(xiàn),是非常重要的體現(xiàn)。
例如 前述例子中,若測量結(jié)果為1.1080g,則表示測量值的誤差在10-4量級上,天平的精度為萬分之一;若測量結(jié)果為1.108g,則表示測量值的誤差在10-3量級上,天平的精度為千分之一。
2、有效數(shù)字位數(shù)的確定原則
在確定有效數(shù)字位數(shù)時應遵循下列原則:
⑴數(shù)值中數(shù)字1~9都是有效數(shù)字。
⑵數(shù)字“0”在數(shù)值中所處的位置不同,起的作用也不同,可能是有效數(shù)字,也可能不是有效數(shù)字。判定如下:
① “0”在數(shù)字前,僅起定位作用,不是有效數(shù)字。
例如 0.0257中, “2”前面的兩個“0”均非有效數(shù)字。 0.123、0.0123、0.00123中“1”前面的 “0”也均非有效數(shù)字。
②數(shù)值末尾的“0”屬于有效數(shù)字。
例如 0.5000中, “5”后面的三個“0”均為有效數(shù)字;0.50中, “5”后面的一個“0”也是有效數(shù)字。
③數(shù)值中夾在數(shù)字中間的“0”是有效數(shù)字。
例如 數(shù)值1. 008中的兩個“0”是均是有效數(shù)字;數(shù)值8. 01中間的 “0”也是有效數(shù)字。
④以“0”結(jié)尾的正整數(shù), “0”是不是有效數(shù)字不確定,應根據(jù)測試結(jié)果的準確度確定。
例如 3600,后面的兩個“0”如果不指明測量準確度就不能確定是不是有效數(shù)字。測量中遇到這種情況,最好根據(jù)實際測試結(jié)果的精確度確定有效數(shù)字的位數(shù),有效數(shù)字用小數(shù)表示,把“0”用10的乘方表示。如將3600寫成3.6×103表示此數(shù)有兩位有效數(shù)字;寫成3.60×103表示此數(shù)有三位有效數(shù)字;寫成3.600×103表示此數(shù)有四位有效數(shù)字。
以文獻來說明
一般情況下,稱量或者移取操作后,直接讀取的數(shù)值即為有效數(shù)字。但是“0”在數(shù)值中的位置與有效數(shù)字的位數(shù)有直接關系,主要有以下3種情況:
第一,“0”在數(shù)值中間。此時,讀取的數(shù)值即為有效數(shù)字,其中每個阿拉伯數(shù)字都代表一位有效數(shù)字。如,某物稱量結(jié)果顯示為3.2011g,則此次稱量值的有效數(shù)字有5位,即“32011”。
第二,“0”在數(shù)值前面。數(shù)值前面的“0”只起定位作用。如,稱量結(jié)果顯示為3.2011g,按照質(zhì)量單位進行折算后,3.2011 g = 0.0032011 kg =0.0000032011t,其有效數(shù)字均為5位,即“32011”。0.0032011kg中3前面的3個“0”和0.0000032011T 中3前面的6個“0”只起到定位作用,不影響有效數(shù)字的位數(shù)。
第三,“0”在數(shù)值后面。數(shù)值末位有“0”時,則要考慮兩種情況。第一種情況為“0”在小數(shù)的末位,如1.000、2.00、5.0等,此時“0”代表1位有效數(shù)字,且“0”之前的所有數(shù)字都代表1位有效數(shù)字。
1.000有效數(shù)字為4位、2.00有效數(shù)字為3位、5.0有效數(shù)字為2位。第二種情況為“0”在整數(shù)的末位,
如1000、200、50等,這種情況統(tǒng)稱為有效數(shù)字位數(shù)不明,需要使用“科學記數(shù)法”標明有效數(shù)字位數(shù)。
以1000為例:1×103的有效數(shù)字為1位,1.0×10^3的有效數(shù)字為兩位,1.00×10^3的有效數(shù)字為3位,
1.000×10^3的有效數(shù)字為4位。
此外,pH、pK等對數(shù)值,有效數(shù)字的位數(shù)為小數(shù)點后數(shù)字的位數(shù),如pH 為1.30、pKa為11.85的有效數(shù)字位數(shù)均為兩位。
二、數(shù)值修約及規(guī)則
1.數(shù)值修約
通過省略原數(shù)值的最后若干位數(shù)字,調(diào)整所保留的末位數(shù)字,使最后所得到的值最接近原數(shù)值的過程。經(jīng)數(shù)值修約后的數(shù)值稱為(原數(shù)值的)修約值。
2.修約間隔
修約值的最小數(shù)值單位。
注:修約間隔的數(shù)值一經(jīng)確定,修約值即為該數(shù)值的整數(shù)倍。
例1:如指定修約間隔為0. 1,修約值應在0. 1 的整數(shù)倍中選取,相當千將數(shù)值修約到一位小數(shù)。
例2: 如指定修約間隔為100,修約值應在100 的整數(shù)倍中選取,相當千將數(shù)值修約到“百“數(shù)位。
舉例:
將60.28修約到個數(shù)位的0.1單位(即保留1位小數(shù)),其結(jié)果為60.3。
3、GB/T 8170-2008 《數(shù)值修約規(guī)則》
進舍規(guī)則
⑴擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字小于5時,則舍去,即保留的各位數(shù)字不變。
例如 將12.1498修約到一位小數(shù),得12.1。
例如 將12.1498修約成兩位有效位數(shù),得12。
⑵擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字大于5;或者是5,而其后跟有并非全部為0的數(shù)字時,則進一,即保留的末位數(shù)字加1。
例如 將1268修約到“百”數(shù)位,得13×102(特定時可寫為1300)。
例如 將1268修約成三位有效位數(shù),得127×10(特定時可寫為1270)。
例如 將10.502修約到個數(shù)位,得11。
注:“特定時”的涵義系指修約間隔或有效位數(shù)明確時。
⑶擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字為5,而右面無數(shù)字或皆為0時,若所保留的末位數(shù)字為奇數(shù)(1,3,5,7,9)則進一,為偶數(shù)(2,4,6,8,0)則舍棄。
⑷負數(shù)修約時,先將它的絕對值按上述⑴⑵⑶規(guī)定進行修約,然后在修約值前面加上負號。
舉例
總結(jié)起來,為了避免“四舍五入”進舍規(guī)則造成誤差偏大的現(xiàn)象,現(xiàn)行一般采用“四舍六入五留雙”的進舍規(guī)則。該規(guī)則針對修約間隔值的十分之一所對應的數(shù)位上的數(shù)字:小于等于4,舍棄;大于等于6,修約間隔值對應數(shù)位的數(shù)字加1;5后有大于等于1的數(shù)字,修約間隔值對應數(shù)位的數(shù)字加1;5后沒有大于等于1的數(shù)字,修約間隔值對應數(shù)位的數(shù)字保留偶數(shù)。例如,將15.4565按修約間隔為1修約,修約結(jié)果為15(小于等于4舍);修約間隔為0.1,修約結(jié)果為15.5(5后有數(shù)進);修約間隔為0.01,修約結(jié)果為15.46(大于等于6入);修約間隔為0.001,修約結(jié)果為15.456(5后無數(shù)留雙)。
⑸ 0.5單位修約與0.2單位修約
① 0.5單位修約 既將擬修約數(shù)乘以2,按指定數(shù)位依3.4規(guī)則修約,所得數(shù)再除以2。
② 0.2單位修約 既將擬修約數(shù)乘以5,按指定數(shù)位依3.4規(guī)則修約,所得數(shù)值再除以5。
舉例:
在實際檢測中,0.5單位修約(半個單位修約)和0.2單位修約也較為常用。例如,將60.28以0.5個單位進行修約,其結(jié)果為60.5。修約方法為60.28×2=120.56,修約間隔為1,修約后為121;除以2得到修約結(jié)果為60.5。將60.28以0.2單位進行修約,其結(jié)果為60.2。修約方法為60.28×5=301.4,修約間隔為1,修約后為301;除以5得到修約結(jié)果為60.2。
2.通用數(shù)值修約方法
⑴如果為修約間隔整數(shù)培的一系列數(shù)中,只有一個數(shù)最接近于擬修約數(shù),則該數(shù)就是修約數(shù)。
例如 將1.150001按0.1修約間隔進行修約。此時,與擬修約數(shù)1.150001鄰近的為修約間隔整數(shù)倍的數(shù)有1.1和1.2(分別為修約間隔的11倍和12倍),然而只有1.2最接近于擬修約數(shù),因此1.2就是修約數(shù)。
⑵如果為修約間隔整數(shù)培的一系列數(shù)中,有連續(xù)兩個數(shù)同等接近于擬修約數(shù),則這兩個數(shù)中,為修約間隔偶數(shù)培的數(shù)就是修約數(shù)。
例如,將1150按100修約間隔行修約。此時,與擬修約數(shù)1150鄰近的為修約間隔整數(shù)倍的數(shù)有1100和1200(分別為修約間隔的11倍和12倍),這兩個數(shù)同等接近于擬修約數(shù),然而1200為修約間隔的偶數(shù)培(12倍),因此1200 就是修約數(shù)。
⑶一個數(shù)據(jù)的修約只能進行一次,不能分次修約,否則將有可能得到錯誤結(jié)果。例如,將15.4565修約到個位時,一步到位正確的修約結(jié)果為15,而分步修約將得到錯誤的結(jié)果16(修約過程為15.4565→15.456→15.46→15.5→16)。
最后,也不知道說清楚沒有,可以后臺留言討論哈!
[1]趙新穎,危晴,曹奇光,袁騉.分析實驗中的有效數(shù)字和數(shù)值修約[J].分析儀器,2021(02):110-111.
[2]《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定》(GB/T 8170一2008).
[3]正確使用數(shù)值修約規(guī)則[J].上海護理,2021,21(07):51.
[4]劉海燕,趙怡,胡坪,錢俊紅,張文清.分析化學有效數(shù)字教學中常見問題及分析[J].大學化學,2018,33(10):105-109.
[5]馬鳳蓮,吳植強,唐青平,李沛,馬俊.淺析數(shù)值修約在醫(yī)療器械檢驗中的應用[J].中國標準化,2018(S1):248-251+255.
[6]張健.數(shù)值修約規(guī)則的理解與應用[J].標準科學,2018(10):124-125+134.
[7]冷崇姣,侯小梅,王梅.關于GB/T 8170—2008《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定》在食品檢驗中應用的思考[J].食品工程,2017(03):1-3+8.
