什麼是百分比誤差?
百分比誤差用來衡量測量值(實驗值)偏離已知或公認數值(理論值)的程度,並以百分比表示。對科學家、學生與工程師而言,這是表達測量準確度最常用的方式之一。百分比誤差越小,代表你的結果越接近真實值;誤差越大,則表示兩者之間存在明顯落差,值得進一步檢視原因。
如何使用這個計算機
先輸入你從測量或實驗中得到的實驗值,再輸入理論值(即真實值或公認值)。計算機會立即算出百分比誤差與絕對誤差,同時顯示你輸入的兩個數值,方便你再次核對。
公式詳解
公式為:
$$\text{百分比誤差} = \frac{|\text{實驗值} - \text{理論值}|}{|\text{理論值}|} \times 100$$分子是絕對誤差,也就是你的結果與真實值之間的差距大小,不考慮正負號。除以理論值的絕對值,是為了將這段差距相對於真實值的大小做比例換算,再乘以 100 便把比值轉換成百分比。之所以使用絕對值,是要讓結果無論測量偏高或偏低,都始終為正的百分比。
實例演練
假設實驗室測得水的沸點為 99 °C,而公認值為 100 °C。絕對誤差為 \(|99 - 100| = 1\),除以 \(|100|\) 得到 0.01,再乘以 100 即為百分比誤差 1%。
$$\frac{|99 - 100|}{|100|} \times 100 = 1\%$$如此小的數值,代表這次測量相當準確。
常見問題
百分比誤差會是負數嗎?不會。由於兩個差值都取絕對值,百分比誤差永遠是零或正數。如果你需要知道誤差的方向,可以另外觀察(實驗值 − 理論值)的正負號。
如果理論值是零該怎麼辦?當真實值為零時,公式無法成立,因為不能除以零。這種情況下百分比誤差沒有意義,建議改用絕對誤差來表示。
多少百分比誤差才算「好」?這要看領域而定。許多課堂實驗中,低於 5% 通常就算可接受;而精密工程則可能要求誤差遠低於 1%。