什麼是百分誤差?
百分誤差用來衡量「測量值(實驗值)」與「已知或公認值(理論值)」之間偏離了多少,並以百分比表示。在物理、化學與工程的實驗中,這是表達測量準確度最常見的方式之一。百分誤差越小,代表你的結果越接近真實值;誤差偏大,則可能反映出測量出了問題或存在系統性偏差。
如何使用這個計算機
請先輸入你的實驗值——也就是你實際測量或計算得到的數字;接著輸入理論值——也就是公認、文獻記載或真實的數值。計算機會同時給出百分誤差與絕對誤差,讓你一眼看清差距的大小,以及它相對於理論值的比例。
公式說明
百分誤差的算法,是把絕對誤差除以理論值的絕對值,再乘以 100:
$$\text{百分誤差} = \frac{\left|\,\text{實驗值} - \text{理論值}\,\right|}{\left|\,\text{理論值}\,\right|} \times 100$$
取絕對值可以確保結果永遠不會是負數——因為百分誤差描述的是偏差的「大小」,而非「方向」。之所以用理論值當分母,是因為它是判斷準確度時所依據的參考標準。
實際範例
假設你在實驗室測得的重力加速度為 9.8 m/s²,而公認值為 9.81 m/s²。絕對誤差為 \(|9.8 - 9.81| = 0.01\);除以理論值得到 \(0.01 / 9.81 = 0.0010193\ldots\),再乘以 100,便得到約 0.102% 的百分誤差——是相當漂亮的結果。
常見問題
百分誤差會是負數嗎?不會。因為我們取的是絕對值,百分誤差永遠是零或正數。如果你想知道測量結果是偏高還是偏低,可以另外觀察(實驗值 − 理論值)的正負號。
如果理論值是零怎麼辦?當公認值為零時,百分誤差無法定義,因為不能除以零。遇到這種情況,請改用絕對誤差來表示。
百分誤差多少算好?這要看領域而定。不過在許多基礎科學實驗中,誤差低於 5% 通常算可以接受,低於 1% 則屬於優異水準。