測量、單位與有效數字

相對誤差(relative error)

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差了一米本身毫無意義,除非你知道目標有多遠:罰籃時差一米是災難,瞄準月亮時差一米卻是奇蹟。相對誤差為一個誤差提供了視角,它問的不是「這次差了多大?」,而是「相對於我所測量的對象,這次差了多大?」它是被真實值縮小後的絕對誤差。

相對誤差是絕對誤差除以真實值(或測量值),通常以分數、百分數,或千分數來表示。因為相除時單位約去了,相對誤差是一個無單位的純數,這使它非常適合用來比較大小相差懸殊的測量的質量——一毫克和一千克可以放在同一把公平的尺子上衡量。

相對誤差之所以重要,是因為它真正告訴你一個測量對其用途而言是否夠好,並且它是分析性能的自然語言(一個「準到 1%」的方法)。需要提醒的是:當真實值接近零時,相對誤差會暴漲——把一個小小的絕對誤差除以一個極小的量,會得到一個巨大的百分數——所以對接近零的測量而言,絕對誤差才是更有意義、更誠實的引用值。

1 mg 的絕對誤差,在稱 100 g 時是 0.001%,在稱 0.01 g 時卻是 10%。同樣 1 mg 的偏差,一種情形下出色,另一種情形下毫無用處——只有相對誤差才揭示出這種差別。

同樣的偏差,放在各自的尺度上公平評判。

相對誤差(相對於真實值衡量)在概念上不同於相對標準偏差(相對於平行測定的均值衡量)——前者描述準確度,後者描述精密度。

又稱
fractional errorpercent error相对偏差百分誤差