PDF 78 / 1160 - (c) The error modulus is the size of the error, $|\text{error}|$ , and the error bound (or abs
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  • (c) 误差模是误差的大小, $|\text{error}|$ ,而误差界(或绝对误差界)是误差模的最大可能值。
  • (d) 相对误差是误差大小与真值大小之比:

$$\text{relative error} = \left| \frac{\text{error}}{\text{value}} \right|$$

相对误差界是相对误差的最大可能值。

  • (e) e) 百分比误差(或百分误差)为 $100 \times$ 相对误差,而百分比误差界是百分误差的最大可能值。

在某些情况下,我们把真值看作一个近似值和一个余项。此时余项由下式给出

remainder = −error = correction

例 1.45 求下列正确舍入数的绝对误差界和相对误差界

  • (a) 29.92      (b) −0.01523      (c) $3.9 \times 10^{10}$

  • (a) 该数 $29.92$ 给到小数点后 2 位(2dp),这意味着它表示该范围内的某个数 $29.92 \pm 0.005$ 。因此其绝对误差界为 0.005,即最低有效位的半个单位,其相对误差界为 $0.005/29.92$ 即 0.00017。

通常,由于我们不知道真值,我们用误差界来估计计算中误差的影响,即例 1 中所示的“最坏情况”分析。一个值的误差界 $v$ 记作 $\varepsilon_v$ 。

首先考虑和 $c = a + b$ 。当我们把两个舍入后的数 $a$ 和 $b$ 相加时,它们的和会同时继承来自 $a$ 和 $b$ 的舍入误差。 $a$ 的真实值介于 $a - \varepsilon_a$ 和 $a + \varepsilon_a$ 之间,而 $b$ 介于 $b - \varepsilon_b$ 和 $b + \varepsilon_b$ 之间。因此, $c$ 的真实值所能具有的最小值为 $a - \varepsilon_a + b - \varepsilon_b$ ,其可能的最大值为 $a + \varepsilon_a + b + \varepsilon_b$ 。(记住, $\varepsilon_a$ 和 $\varepsilon_b$ 均为正数。)因此, $c = a + b$ 具有误差界

$$\boldsymbol{\varepsilon}_c = \boldsymbol{\varepsilon}_a + \boldsymbol{\varepsilon}_b$$

,如图 1.30 所示。类似的“最坏情况”分析表明,差值 $d = a - b$ 的误差界是以下各项误差界之和: $a$ 和 $b$ :

$$d = a - b, \quad \varepsilon_d = \varepsilon_a + \varepsilon_b$$