如何计算精度(calculate precision)

精度意味着每次使用特定工具或工具进行测量时,都会产生类似的结果。例如,如果你连续五次踩在天平上,精确的天平每次都会给你相同的重量。在数学和科学领域,计算精度对于确定工具和测量是否能够很好地获得好的数据至关重要。可以使用值范围、平均偏差或标准偏差报告任何数据集的精度。...

方法1方法1/4:计算范围

  1. 1确定最高测量值。它有助于从数字顺序开始对数据进行排序,从最低到最高。这将确保不会遗漏任何值。然后选择列表末尾的值。例如,假设您正在测试天平的精度,并观察五个测量值:11、13、12、14、12。排序后,这些值被列为11、12、12、13、14。最高测量值为14。
  2. Image titled Calculate Precision Step 1
  3. 2找到最低测量值。对数据进行排序后,查找最低值就像查看列表开头一样简单。对于刻度测量数据,最低值为11。
  4. Image titled Calculate Precision Step 2
  5. 3从最高值中减去最低值。一组数据的范围是最高和最低测量值之间的差值。把一个从另一个中减去。代数上,范围可以表示为:范围=x(最大值)−x(min){\displaystyle{\text{Range}}=x(max)-x(min)}对于示例数据,范围是:Range=x(max)−x(最小)=14−11=3{\displaystyle{\text{Range}}=x(最大)-x(最小)=14-11=3}
  6. Image titled Calculate Precision Step 3{\text{Range}}=x(max)-x(min){\text{Range}}=x(max)-x(min)=14-11=3
  7. 4将范围报告为精度。报告数据时,重要的是让读者知道你测量了什么。因为有不同的精度度量,所以您应该指定报告的内容。对于该数据,您可以报告平均值=12.4,范围=3,或者简单地报告平均值=12.4±3。平均值实际上不是计算范围或精度的一部分,但它通常是报告测量值的主要计算。将测量值之和相加,然后除以组中的项目数,即可得出平均值。对于这组数据,平均值为(11+13+12+14+12)/5=12.4。
  8. Image titled Calculate Precision Step 4

方法2方法2/4:计算平均偏差

  1. 1找到数据的平均值。平均偏差是一组测量值或实验值精度的更详细度量。求平均偏差的第一步是计算测量值的平均值。平均值是数值之和除以测量次数。对于本例,请使用与前面相同的示例数据。假设已经进行了五次测量,分别是11、13、12、14和12。这些值的平均值为(11+13+12+14+12)/5=12.4。
  2. Image titled Calculate Precision Step 5
  3. 2计算每个值与平均值的绝对偏差。对于此精度计算,需要确定每个值与平均值的接近程度。为此,从每个数字中减去平均值。对于这种测量,值高于或低于平均值并不重要。减去这些数字,只使用结果的正值。这也叫做绝对值。在代数上,绝对值通过在计算周围放置两个垂直条来显示,如下所示:绝对偏差=|x−μ|{\displaystyle{\text{Absolute deviation}}=|x-\mu |}对于此计算,x{\displaystyle x}代表每个实验值,μ{\displaystyle\mu}是计算的平均值。对于该样本数据集的值,绝对偏差为:| 12−12.4 |=0.4{\displaystyle | 12-12.4 |=0.4}11−12.4 |=1.4{\displaystyle | 11-12.4 |=1.4}14−12.4 |=1.6{\displaystyle | 14-12.4 |=1.6}13−12.4 |=0.6{\displaystyle | 13-12.4 |=0.6}12−12.4 |=0.4{\displaystyle | 12-12.4 |=0.4}
  4. Image titled Calculate Precision Step 6{\text{Absolute deviation}}=|x-\mu |x\mu |12-12.4|=0.4|11-12.4|=1.4|14-12.4|=1.6|13-12.4|=0.6|12-12.4|=0.4
  5. 3找出平均偏差。使用绝对偏差并找到它们的平均值。就像处理原始数据集一样,将它们相加,然后除以值的数量。这在代数上表示为:平均偏差=∑| x−对于这个样本数据,计算是:计算是:平均偏差=0.4+1.4+1.4+1.6+1.6+1.6+0.6+0.6+0.6+0.4+1.4+1.4+1.4+1.4+1.6+1.6+1.6+1.6+0.6+0+0.6+0 0.45{\显示风格{{文本{{文本{平均偏差{平均偏差{平均偏差}}}}}}}{{{{{{{{{{{{{{{{{{{5.0.0.4+0.4+0.4+0.4+0.4+0.4+1.4+4+1.4+4+1.4+1.4+1.4+1.4+4+1.4+1.4+1.4+1.4+1.4+1.4}平均偏差=0.88{\displaystyle{\text{Average deviation}}=0.88}
  6. Image titled Calculate Precision Step 7{\text{Average deviation}}={\frac {\Sigma |x-\mu |}{n}}{\text{Average deviation}}={\frac {0.4+1.4+1.6+0.6+0.4}{5}}{\text{Average deviation}}={\frac {4.4}{5}}{\text{Average deviation}}=0.88
  7. 4报告精度结果。该结果可报告为平均值,加上或减去平均偏差。对于这个样本数据集,这个结果看起来是12.4±0.88。请注意,作为平均偏差的报告精度使测量看起来比范围更精确。
  8. Image titled Calculate Precision Step 8

方法3方法3/4:计算标准偏差

  1. 1使用标准偏差的正确公式。对于任何大小的数据集,标准偏差都是报告精度的可靠统计数据。有两个计算标准偏差的公式,它们之间的差别很小。如果测量数据代表整个人口,则使用一个公式。如果您的测量数据仅来自人口样本,则将使用第二个公式。如果你从所有可能的受试者那里收集了所有可能的测量数据,那么你的数据代表了整个人群。例如,如果你正在对患有某种非常罕见疾病的人进行测试,并且你相信你已经对所有患有这种疾病的人进行了测试,那么你就拥有了整个人群。这种情况下的标准偏差公式为:σ=∑(x−μ) 2n{\displaystyle\sigma={\sqrt{\frac{\sigma(x-\mu)^{2}}}{n}}}}}}}}样本集是小于整个总体的任何一组数据。这实际上将被更频繁地使用。样本集的标准偏差公式为:σ=∑(x−μ) 2n−1{\displaystyle\sigma={\sqrt{\frac{\sigma(x-\mu)^{2}}{n-1}}}注意,唯一的区别是分数的分母。对于整个人口,您将除以n{\displaystyle n}。对于一个样本集,你将除以n−1{\DisplayStylen-1}。
  2. Image titled Calculate Precision Step 9\sigma ={\sqrt {{\frac {\Sigma (x-\mu )^{2}}{n}}}}\sigma ={\sqrt {{\frac {\Sigma (x-\mu )^{2}}{n-1}}}}nn-1
  3. 2查找数据值的平均值。与计算平均偏差一样,首先要找到数据值的平均值。使用上述同一组测量值,平均值为12.4。
  4. Image titled Calculate Precision Step 10
  5. 3找出每个变化的平方。对于每个数据点,从平均值中减去数据值,然后将结果平方。因为你要对这些变化进行平方处理,所以差异是正是负并不重要。差值的平方始终为正。对于本样本中的五个数据值,计算如下:(12)−12.4)2=(−0.4)2=0.16{\displaystyle(12-12.4)^{2}=(-0.4)^{2}=0.16}(11−12.4)2=(−1.4)2=1.96{\displaystyle(11-12.4)^{2}=(-1.4)^{2}=1.96}(14−12.4)2=1.62=2.56{\displaystyle(14-12.4){2}=1.6}{2}=2.56}(13−12.4)2=0.62=0.36{\displaystyle(13-12.4){2}=0.6}{2}=0.36}(12−12.4)2=(−0.4)2=0.16{\displaystyle(12-12.4)^{2}=(-0.4)^{2}=0.16}
  6. Image titled Calculate Precision Step 11(12-12.4)^{2}=(-0.4)^{2}=0.16(11-12.4)^{2}=(-1.4)^{2}=1.96(14-12.4)^{2}=1.6^{2}=2.56(13-12.4)^{2}=0.6^{2}=0.36(12-12.4)^{2}=(-0.4)^{2}=0.16
  7. 4计算平方差之和。标准偏差分数的分子是每个值和平均值之间的平方差之和。要算出这个总数,把上一次计算的数字加起来。对于样本数据集,它们是:0.16+1.96+2.56+0.36+0.16=5.2{\displaystyle 0.16+1.96+2.56+0.36+0.16=5.2}
  8. Image titled Calculate Precision Step 120.16+1.96+2.56+0.36+0.16=5.2
  9. 5除以数据大小。对于总体计算或样本集计算而言,这是一个不同的步骤。对于完整的填充,您将除以n{\displaystyle n},即值的数量。对于一个样本集,你将除以n−1{\displaystyle n-1}。这个例子只有五个测量值,因此只是一个样本集。因此,对于所使用的五个值,除以(5-1)或4。结果是5.2/4=1.3{\displaystyle 5.2/4=1.3}。
  10. Image titled Calculate Precision Step 13nn-15.2/4=1.3
  11. 6求出结果的平方根。此时,计算代表了数据集的方差。标准差是方差的平方根。使用计算器找到平方根,结果就是标准偏差。σ=1.3=1.14{\displaystyle\sigma={\sqrt{1.3}}=1.14}
  12. Image titled Calculate Precision Step 14\sigma ={\sqrt {1.3}}=1.14
  13. 7.报告你的结果。使用此计算,可以通过给出平均值,加上或减去标准偏差来表示刻度的精度。对于该数据,这将是12.4±1.14。标准偏差可能是最常见的精度测量。然而,为了清楚起见,最好使用脚注或括号来说明精度值代表标准偏差。
  14. Image titled Calculate Precision Step 15

方法4方法4/4:决定如何报告精度

  1. 1正确使用“精度”一词。精度是一个描述测量重复性水平的术语。当通过测量或某种实验收集一组数据时,精度描述了每次测量或实验结果的接近程度。精确性和精确性不一样。精度衡量实验值与真实值或理论值的接近程度,而精度衡量测量值之间的接近程度。数据可能准确但不准确,也可能准确但不准确。准确的测量值接近目标值,但可能彼此不接近。无论是否接近目标,精确的测量都彼此接近。
  2. Image titled Calculate Precision Step 16
  3. 2.选择精度的最佳衡量标准。“精确”一词没有单一的含义。可以使用多个不同的测量值来表示精度。你需要选择最好的。范围对于具有大约10个或更少测量值的小数据集,值的范围是一个很好的精度度量。如果这些值似乎合理地紧密分组,则尤其如此。如果看到一个或两个值与其他值相差很远,则可能希望使用不同的计算方法。平均偏差。对于一小部分数据值,平均偏差是一种更精确的精度度量。标准偏差。标准偏差可能是最公认的精度度量。标准偏差可用于计算整个总体或总体样本的测量精度。
  4. Image titled Calculate Precision Step 17
  5. 3清楚地报告你的结果。通常情况下,调查人员会报告数据,给出测量值的平均值,然后陈述精度。精度用“±”符号表示。这提供了精度指示,但无法向读者明确解释“±”符号后面的数字是范围、标准偏差还是其他测量值。要非常清楚,您应该在脚注或附加说明中定义您使用的精度度量。例如,对于一系列数据,结果可以报告为12.4±3。然而,报告相同数据的更具解释性的方法是说“平均值=12.4,范围=3”
  6. Image titled Calculate Precision Step 18
  • 如果你的一个试验值比其他值高得多或低得多,不要从计算中排除这个数字。即使这是一个错误,它也是数据,应该用于正确的计算。
  • 在本文中,为了简化数学,只使用了五个值。在实际的实验中,你应该进行五次以上的试验,以获得更准确的计算结果。您运行的试验越多,就越接近于一个明确的精度值。
  • 发表于 2022-05-18 09:38
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  • 分类:教育

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