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有効数字の桁数と平均操作

masa2211の回答

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  • masa2211
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回答No.7

>測定を10回繰り返すということをやれば平均値の有効桁は測定の有効桁よりも1つ増やすことが出来ます。 というのは、一般論としては正しいですが、正確には、 測定誤差÷(√n)   (n:測定回数) というべきです。 で、測定データは0.5mmきざみだから、どう贔屓目にみても、 測定誤差は0.25mmであって0.05mmとはなりません。 よって、0.25÷√10で、約0.1mmであるので有効桁は0.1mmの位まで。 詳細に計算する場合、データの標準偏差をもとめ、これが平均値の測定精度になります。 (確率偏差(=標準偏差×0.6745)で考える流儀もあり。) このデータの場合、標準偏差1.7となるので、 92.8±1.7すなわち91.1~94.5となり、有効桁は2桁です。 また、測定値の場合は、測定にミスがあるかどうか検定してから使います。 測定データの97.0は、平均から飛びぬけてずれており約2.5σ離れているので、 おそらくは測定ミスです。 ですので、97.0を測定ミスとして除外すると 平均=92.3 標準偏差=0.6 となるので、それでも有効桁は2桁です。 ただし、計算の途中経過は有効桁+1桁まで保持しないと、その後の計算で誤差が累積する という関係があり、測定データは何かの計算に使うだろうから、3桁目は怪しさ99%ですが、 平均=92.3 と3桁記述するほうが普通でしょう。

htms42
質問者

お礼

皆様ありがとうございます。 お礼が遅くなってしまい申し訳ありませんでした。 個々のデータが3桁で表されているということとデータの信頼性が3桁であるということとは別の話だ、データが10個あれば1桁増やすことが出来るというのは元のデータの信頼性の桁についてだと考えていたのが間違っていなかったという風に思いました。この場合のデータで言えば2桁を確定させるのがせいぜいだということです。 元々の質問にあったのは長さの測定です。学校でやった実験ですから決まった長さの試料を渡し1mの竹尺で測るというものだろうと思います。30cmの竹尺は最小目盛りが1mmですが1mの竹尺の最小目盛りは5mmです。これで新聞紙のようなものを測ったのだろうと思います。新聞紙は規格がありますから最小の5mmの範囲に収まるはずです。数cmの幅があるということは皺、たるみ、目盛りの読み違いが突っ込みになっていると思います。 私なら30cmの竹尺でコピー用紙(更半紙)を使います。きちんとカットされていますからばらつきは0.1mm以下のはずです。 mmまで確定しているはずです。mm以下を目分量で読み取るということをやった時に10個のデータがあればそのところをある程度確定させることが出来るという事になります。 測定の練習であれば「同じもののはずなのにこれだけ値がずれるのは測り方に問題がある」ということを具体例で示すということになります。その場合は有効桁が増えるとかどうとかということは問題にしません。 実験指導をされている先生に問題がありそうです。

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