請輸入測量值(實驗或測量實際得到的值)和真值(公認正確的值),再按下「計算」。會一次算出百分誤差(%)、誤差、絕對誤差與相對誤差。
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入測量值和真值兩個值,就能一次求出百分誤差(%)、誤差、絕對誤差、相對誤差四個值
- 可以直接用來檢查理化實驗、測量的精確度,例如「量到水的沸點是 98.6 °C,和真值 100 °C 相比差了幾 %?」
- 百分誤差會帶正負號顯示。正的表示量得比真值大,負的表示量得比真值小,一看就知道
- 測量值和真值之間的偏差(誤差)在哪裡,除了計算結果,也能用圖表確認
- 這個頁面還整理了公式的淺顯解說,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表、Python 使用的公式
這個計算有什麼用?
量到水的沸點是 98.6 °C——相對於真值 100 °C,百分誤差是 \((98.6 - 100) \div 100 \times 100 = -1.4\%\)(小了 1.4%)。
國中、高中的理化實驗報告,不只寫下結果,還進一步討論「和真值差了幾 %、為什麼會有偏差」,評價就會大不相同。百分誤差就是這種討論的出發點,是實驗報告最常用的計算。
設計值 50 mm 的零件量起來是 49.9 mm 時,以設計值為基準,百分誤差是 \((49.9 - 50) \div 50 \times 100 = -0.2\%\)。
工廠會訂出「和基準值相差幾 %(幾 mm)以內就合格」的公差來檢驗零件。用比率管理誤差,大小不同的零件也能用同一把尺比較精度(這個例子以設計值代替真值作為基準)。
預測「下個月會賣 110 個」,實際賣了 100 個,以實際結果為基準,預測的百分誤差是 \((110 - 100) \div 100 \times 100 = +10\%\)(多估了 10%)。
零售和製造業每個月都會檢查預測與實際的百分誤差,改善預測的方法。連續為正就容易庫存過多,連續為負就容易缺貨——因為百分誤差帶正負號,連估計的「習慣」都看得出來。
把重量確定是 100 g 的砝碼放到廚房秤上,顯示 99 g,百分誤差就是 \((99 - 100) \div 100 \times 100 = -1\%\)。
先量一個已知正確值的東西、確認百分誤差,就知道這個儀器可以信任到什麼程度。把儀器標示的精度(例:±1%)和自己的測量比一比,在實驗準備、烹飪、健康管理上都是很實用的確認方法。
用心算估計購物籃的總額「大約 NT$1,500」,結帳時實際是 NT$1,480,百分誤差就是 \((1500 - 1480) \div 1480 \times 100 \approx +1.35\%\)。
在估算、費米推論的練習中,用「差了幾 %」來衡量估算的功力。百分誤差能控制在幾 % 以內後,在工作報價、家計管理等各種場合,都會成為「抓出數字大概」的能力。
公式與圖示
符號與用語解說
符號
| \(A\) | A | 測量值(實驗值),也就是實驗或測量實際得到的值,相當於「量到水的沸點是 98.6 °C」的 98.6 °C。 |
| \(T\) | T | 真值,也就是理論值或資料上記載的、公認正確的值,相當於「水的沸點(1 大氣壓)是 100 °C」的 100 °C。 |
| \(A - T\) | A 減 T | 誤差,把測量值偏離真值多少,帶正負號、用實際的單位表示的量。負的表示量得比真值小。 |
| \(E\) | E | 百分誤差(誤差率),把誤差除以真值再乘上 100,以 % 表示。本頁帶正負號處理,\(-1.4\) 表示「比真值小 1.4%」。 |
| \(D\) | D | 絕對誤差,也就是誤差的絕對值(|測量值 − 真值|)。不管偏差的方向,只用實際的單位表示偏差的大小。 |
| \(R\) | R | 相對誤差,把絕對誤差除以真值的大小所得到、沒有單位的比率。乘上 100 就是百分誤差的大小(%)(0.014 → 1.4%)。 |
| \(|\ |\) | 絕對值符號 | 絕對值的符號,表示把裡面的數去掉正負號後的「大小」。例:\(|-1.4| = 1.4\)、\(|1.4| = 1.4\)。 |
| \(\%\) | 百分比 | 百分率的單位符號,表示「相當於 100 份中的幾份」。語源是拉丁文的 per centum(每 100)。 |
用語
| 誤差 | 測量值與真值之間的偏差。理化上通常定義為「誤差=測量值 − 真值」。再精密的測量儀器也無法讓誤差完全為 0,所以估計誤差的大小是測量很重要的一部分。 |
| 真值 | 某個量真正的值。實際測量時,往往無法知道真值本身,所以會用理論值、官方資料的值或更精密測量的值代替「真值」來評估誤差。也稱為理論值、公認值。 |
| 測量值 | 實驗、觀測、測量實際得到的值,也稱為實驗值、觀測值。 |
| 百分誤差 | 表示誤差相當於真值的幾 % 的比率,英文是 percent error,也稱為誤差率、誤差百分率。帶正負號寫,也能表示偏差的方向;用絕對值寫,就只表示偏差的大小。 |
| 絕對誤差 | 誤差的絕對值,用 °C、g、cm 等實際的單位表示偏差的大小。要注意的是,不和真值的大小比較,就無法判斷測量的好壞。 |
| 相對誤差 | 把絕對誤差除以真值的大小所得到的比率。因為沒有單位,種類不同的測量(溫度和重量等)也能比較準確度。乘上 100 就以 % 表示(百分誤差的大小)。 |
| 絕對值 | 數線上與 0 的距離。負數的絕對值就是去掉負號後的值(例:\(|-1.4| = 1.4\))。在國中七年級的「正負數」學到。 |
| 百分率 | 把基準量看成 100 來表示的比率,單位是 %(百分比)。小數的比率乘上 100 就是百分率(0.014 → 1.4%)。 |
建議先了解的基礎知識
為了能「理解意義」地使用本頁的計算,這裡整理了建議先了解的基礎知識。
遇到卡關時,回頭複習表格中的內容是最快的方法。
| 比率與百分率(國小五年級,10~11 歲) |
|
| 正負數(國中七年級,12~13 歲) |
|
| 絕對值(國中七年級,12~13 歲) |
|
| 小數的乘法與除法(國小五年級,10~11 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 測量值 | 98.6 |
| 真值 | 100 |
| 百分誤差(%) | =(B1-B2)/B2*100 |
| 測量值 | 98.6 |
| 真值 | 100 |
| 絕對誤差 | =ABS(B1-B2) |
| 測量值 | 98.6 |
| 真值 | 100 |
| 相對誤差 | =ABS(B1-B2)/ABS(B2) |
公式中的「B1」「B2」表示「使用該儲存格的數值」,「*」是乘號,「/」是除號,「ABS( )」是絕對值(去掉負號)的函數。
例如第 1 個表格的 B3 會顯示 -1.4(比真值小 1.4%),第 2 個是 1.4,第 3 個是 0.014。只要把 B1 和 B2 改成您自己的數值即可。
用 Google 試算表計算的方法
| 測量值 | 98.6 |
| 真值 | 100 |
| 百分誤差(%) | =(B1-B2)/B2*100 |
| 測量值 | 98.6 |
| 真值 | 100 |
| 絕對誤差 | =ABS(B1-B2) |
| 測量值 | 98.6 |
| 真值 | 100 |
| 相對誤差 | =ABS(B1-B2)/ABS(B2) |
用 Python 計算的方法
# 求百分誤差、絕對誤差、相對誤差(零件的長度:測量值 48 mm,真值 50 mm)
observed = 48 # 測量值
true_value = 50 # 真值
error = observed - true_value # 誤差(帶正負號)
percent_error = error / true_value * 100 # 百分誤差(%,帶正負號)
absolute_error = abs(error) # 絕對誤差
relative_error = abs(error) / abs(true_value) # 相對誤差
print(f"誤差 = {error}")
print(f"百分誤差 = {percent_error}%")
print(f"絕對誤差 = {absolute_error}")
print(f"相對誤差 = {relative_error}")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
E = (A − T) ÷ T × 100
E = \frac{A - T}{T} \times 100
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>E</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mi>A</mi><mo>−</mo><mi>T</mi></mrow>
<mi>T</mi>
</mfrac>
<mo>×</mo>
<mn>100</mn>
</mrow>
</math>
E = (A - T)/T xx 100
(observed - truevalue)/truevalue*100
percenterror := (observed - truevalue)/truevalue*100;
percent_error = (observed - truevalue)/truevalue*100;
E = (A - T)/T × 100
D = |A − T|
D = \left| A - T \right|
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>D</mi>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>|</mo>
<mi>A</mi>
<mo>−</mo>
<mi>T</mi>
<mo>|</mo>
</mrow>
</mrow>
</math>
D = |A - T|
Abs[observed - truevalue]
abserror := abs(observed - truevalue);
abs_error = abs(observed - truevalue);
D = |A - T|
R = |A − T| ÷ |T|
R = \frac{\left| A - T \right|}{\left| T \right|}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>R</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>|</mo>
<mi>A</mi>
<mo>−</mo>
<mi>T</mi>
<mo>|</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>|</mo>
<mi>T</mi>
<mo>|</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
R = |A - T|/|T|
Abs[observed - truevalue]/Abs[truevalue]
relerror := abs(observed - truevalue)/abs(truevalue);
rel_error = abs(observed - truevalue)/abs(truevalue);
R = |A - T|/|T|
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是百分誤差(誤差率)的計算助理。請實際執行 Python 程式碼來完成以下計算,並只根據執行結果的數值回答(不要用心算或推測回答)。百分誤差請帶正負號求出((測量值 − 真值)÷ 真值 × 100)。 1. 測量值 98.6、真值 100 時的百分誤差(%) 2. 測量值 10、真值 11 時的百分誤差(%)、絕對誤差、相對誤差 3. 測量值 123.456、真值 100 時的百分誤差(%) 請列出使用的公式和執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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