第二篇 计算方法
第4章 误差
4.1 误差及其来源
数值计算过程中会出现各种误差,它们可以分为两大类:一类是由于算题者在工作中的粗心大意而产生的,例如笔误将886写成868以及误用公式等,这类误差称为过失误差或疏忽误差,它们是人为造成的,只要工作中仔细、谨慎,是完全可以避免的,我们就不再讨论它。而另一类为非过失误差,在数值计算中则往往是无法避免的,例如近似值带来的误差,还有模型误差、观测误差、截断误差和舍入误差等。对于它们,应该设法尽量降低其数值,尤其是控制住经多次运算后误差的积累,以确保计算结果的精度。这些存在于数值计算过程中的无法避免的非过失误差,按照它们来源的不同,可以分为不同的类型。
1.模型���差
用计算机解决科学计算问题首先要建立数学模型,对被描述的实际问题进行抽象,将其归结为数学模型,其间往往忽略一些次要因素的影响,而对问题作某些必要的简化。这样建立的数学模型实际上必定只是所研究的复杂客观现象的一种近似的描述,它与真正客观存在的实际问题之间有一定的差别,这种误差称为模型误差。
2.观测误差
在建立数学模型和具体运算过程中所用的一些初始数据,如温度、长度、电流等,都是通过人们实际观察、测量得来的,由于受到所用观测仪器、设备精度的限制,这些测得的数据都只能是近似的,即存在着误差,这种由观测产生的误差称为观测误差。
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