称出200克盐,实际可能差多少?
你用一个厨房秤称200克盐,屏幕显示200,实际可能是198克,也可能是203克。这2到3克的差距,就是误差。误差不是错误,它是测量或近似过程中必然存在的偏差。精度则描述这种偏差有多小——精度越高,结果越接近真实值。
误差有两种常见表达。绝对误差是「测量值减真实值」的绝对值。比如真实长度是10.0厘米,你量出10.2厘米,绝对误差就是0.2厘米。相对误差是绝对误差除以真实值,这里就是0.2÷10.0=2%。两个数字都重要:绝对误差告诉你差了多少,相对误差告诉你这个差在整体里占多大分量。
举个例子。用同一把尺子量一本书的厚度,量出2.1厘米,真实是2.0厘米,绝对误差0.1厘米,相对误差5%。再量一张桌子,量出120.1厘米,真实120.0厘米,绝对误差也是0.1厘米,相对误差却只有约0.083%。同样差0.1厘米,量书时误差「显得大」,量桌子时几乎可以忽略。看相对误差,才知道这次测量在具体场景里够不够用。
计算中同样要留心精度。比如用3.14代替π算圆周长,半径10厘米时,周长约为62.8厘米;用3.1416代替,得到62.832厘米,差了0.032厘米。这个差距很小,但如果半径是1000米,差异就会放大到3.2米左右。近似值带来的误差,会随着参与运算的量级一起放大。
有效数字是判断精度的另一把尺子。记录0.0250米,末尾的0不能随意省略,它表示测量精确到小数点后第四位。做加减法时,结果的小数位数应与参与运算的数中最少的那个一致;做乘除法时,结果的有效数字个数应与参与运算的数中最少的那个一致。例如1.2×3.45,按规则保留两位有效数字,结果是4.1,而不是4.14。
四舍五入也会引入误差。把2.5和3.5都四舍五入到整数,分别得到3和4,都多了0.5;而2.4和3.4则分别得到2和3,都少了0.4。单次看影响不大,但成千上万次累加,偏差可能朝一个方向堆积。所以在统计和财务计算中,常用「银行家舍入」:遇到恰好0.5时,向最近的偶数舍入,让2.5变2、3.5变4,长期更均衡。
回到开头那200克盐。如果菜谱要求精确到1克,厨房秤的误差2到3克就偏大;如果只是腌菜,多点少点无所谓。判断精度是否够用,先问三个问题:真实值大概多少?允许差多少?这个差是绝对量还是相对量?想清楚这三点,再决定要不要换更精密的工具,或者接受当前结果。
误差无法彻底消除,但可以被描述、被控制、被合理忽略。下次看到「约等于」或「保留两位小数」,你就知道背后是一套关于误差与精度的取舍规则。