Округление чисел


Округление – распространенная математическая операция, обеспечивающая расширение возможностей для различного рода вычислений. Округление часто используется при решении физических, химических и других расчетных задач.

Приближенные числа

Одна из классификаций чисел, которые используют для решения прикладных задач, подразумевает их разделение на точные и приближенные. Необходимость такого деления понятна, ведь далеко не всегда в результате вычислений можно получить точный ответ. Приближенные числа нередко получаются при извлечении корней. Кроме того, многие обыкновенные дроби при переводе в десятичную форму записи тоже оказываются приближенными.

Пример №1:

Записать такие числа в точном виде не представляется возможным. Поэтому их «обрезают», отображая только их часть. Но обрезают так, чтобы это не имело ощутимого влияние на их величину.

Приближенные числа зачастую используются при обозначении конкретных практических данных. Так, указывая расстояния между населенными пунктами и другими удаленными объектами, как правило, далеко не всегда требуется называть точные их величины.

Пример №2:

Известно, что расстояние между С-Петербургом и Москвой по прямой равно 635 км. Однако в печатных источниках (в справочниках или информационных статьях) можно прочесть, что это расстояние составляет 630 км. В большинстве ситуаций реальной жизни «хвостик» в виде нескольких километров здесь не принципиален. Между тем, полученное «обрезанное» число как минимум легче запомнить, Да и более весомые преимущества от такого обрезания тут однозначно возникают.

Такого рода «обрезание» чисел и называют округлением. Востребованность округленных данных связана, в том числе, с тем, что круглые числа более удобны для сравнений и подсчетов. Нужно понимать, что они во многих случаях позволяют избавиться от выкладок, которые не имеют принципиального значения для точности результатов. В итоге расчеты упрощаются (рационализируются), а результат все равно получается вполне удовлетворительным.

Правила округления

Округление является одним из основных источников и способов получения приближенных числовых данных. Однако достаточно часто округляют и точные числа. Именно такое округление было рассмотрено в Примере №2.

Процесс округления таков:

  1. Рассматривается число с точки зрения рациональности содержания в нем тех или иных разрядов. Скажем, для удобства вычислений может быть удобно избавиться от дробной части десятичного числа, если она несоизмеримо мала по сравнению с его целой частью. К примеру, в числе 3862,002 две тысячных явно не могут существенно повлиять на результат.
  2. В числе фиксируется последний значимый разряд. Все остальные разряды, расположенные справа от него, будет необходимо ликвидировать. Так, в примере 2 последним значимым разрядом числа был разряд сотен.
  3. Все разряды (цифры), которые решено считать незначимыми, отбрасываются либо заменяются нулями. При этом действует правило: если незначимыми являются разряды целой части числа, то они заменяются нулями; если это цифры дробной части десят.числа, то они отбрасываются.
  4. Последняя значимая цифра числа либо остается неизменной, либо увеличивается на 1. Увеличение на единицу выполняется в том случае, если первая незначимая цифра равна 5 или больше. Если 1-я незначимая цифра меньше 5, то последняя значимая не увеличивается. В 1-м случае говорят об округлении с избытком, во 2-м – об округлении с недостатком.

Между исходным числом и округленным ставится знак «приблизительно равно». Выглядит он как знак равенства, составленный не из прямых, а из волнистых линий, а именно: «≈».

Примеры округления:

Пример №3: Округлить до сотых число 3,2564. 3,2564≈3,26.

Пример №4: Округлить до тысяч число 31257. 31257≈31000.

Пример №5: Округлить до целой части число 12,34. 12,34≈12.

Пример №6: Округлить до десятков число 91368. 91368≈91370.

Погрешность округленных чисел

Различают 2 вида погрешностей – абсолютную и относительную.

Абсолютной погрешностью называют разницу между точным значением числа и приближенным его значением.

Пример №7:

Имеется число 1,214. Требуется округлить его до сотых и оценить абсолютную погрешность после такого приближения. Решение: 1,214≈1,21; абсолютная погрешность при этом составляет 1,214–1,21=0,004.

В реальности нередки ситуации, когда известно только приближенное число, а точное – нет. Тогда определить конкретную величину абс.погрешности не представляется возможным. Но можно найти граничную абс.погрешность. Под этой величиной понимают максимальное значение, которое ограничивает допустимую погрешность вычислений; причем погрешность обязательно должна быть меньше этой границы. В этом случае говорят: «число Х является приближенным для числа Y с точностью ∆х». Значение ∆х здесь и является граничной абс.погрешностью.

Записывается это так: Y≈Х(±∆х). Т.е. здесь имеется 2 границы – верхняя, соответствующая предельному значению (Х+∆х), и нижняя, соответствующая (Х–∆х). Это означает, что для округляемого числа вводится «вилка» допустимых отклонений от точного значения.

Пример №8:

Дано Z=3,82(±0,01). Это означает, что число Z может варьироваться в диапазоне 3,81<Z<3,83. И наоборот: если имеется диапазон вариативности для заданного числа, то это дает возможность оценить погрешность вычислений. Так, если дано 6,3<X<6,4, то Х=6,35(±0,05).

Пояснение: для определения Х в последнем примере было найдено среднее арифметическое для 6,3 и 6,4 ((6,3+6,4)/2), а для величины абс.погрешности их полуразность ((6,4–6.3)/2).

Особо нужно отметить, что величина абс.погрешности ничего не говорит о качестве произведенных измерений. Соотносить ее – и определять ее значительность или незначительность – нужно с самим числом, для которого осуществляются измерения.

Пример №9:

При измерении расстояний между городами приемлемой является абс.погрешность в 1 км. Если же измеряются расстояния между улицами города, то нормальной можно считать погрешность до нескольких метров.

Относительная погрешность является мерой точности вычислений. Относит.погрешность определяют как отношение абс.погрешности к округленному (приближенному) числу. Т.е., пользуясь обозначениями, использованными выше, относит.погрешность – это .

Выражают относит.погрешность обычно в процентах. Поэтому более справедлива иная формула для ее определения: . В таком виде относит.погрешность показывает процент отклонения округленного значения числа от его точной величины.

Пример №10:

Дано х≈15,2(±0,3). Требуется определить относит.погрешность этого значения.

Решение: относит.погрешность в данном случае составляет .