Относительная погрешность

Относительная погрешность — безразмерная величина, показывающая, какую долю от истинного значения составляет отклонение измеренного или вычисленного значения. Формально это отношение модуля абсолютной погрешности к модулю истинного (или эталонного) значения: εrel=xизмxистxист\varepsilon_{\mathrm{rel}} = \frac{\left|x_{\mathrm{изм}} - x_{\mathrm{ист}}\right|}{\left|x_{\mathrm{ист}}\right|}. Относительная погрешность удобна тем, что позволяет сравнивать точность результатов, выраженных в разных единицах и при разных масштабах: для чего важна именно доля, а не абсолютная величина ошибки.

В практике часто используют относительную погрешность в процентах — умножают безразмерную величину на 100, чтобы получить понятное числовое выражение точности измерения: εrel(%)=100%xизмxистxист\varepsilon_{\mathrm{rel}}(\%) = 100\% \cdot \frac{\left|x_{\mathrm{изм}} - x_{\mathrm{ист}}\right|}{\left|x_{\mathrm{ист}}\right|}. При использовании относительной погрешности следует помнить об ограничениях: если истинное значение близко к нулю, отношение может быть очень большим или неинформативным; в таких случаях применяют абсолютную погрешность или другие критерии точности. Также когда истинное значение неизвестно, в знаменателе иногда используют принятое приближённое или среднее значение, и в таком случае говорят об оценке относительной погрешности, а не об её точном значении.

Пример. Пусть истинное значение равно 10, измеренное значение — 9.8. Абсолютная погрешность равна модулю разности Δx=9.810=0.2\Delta x = \left|9.8 - 10\right| = 0.2; относительная погрешность как доля истинного значения — εrel=0.210=0.02\varepsilon_{\mathrm{rel}} = \frac{0.2}{10} = 0.02, что в процентах даёт εrel(%)=2%\varepsilon_{\mathrm{rel}}(\%) = 2\%. Этот пример показывает, как небольшая абсолютная ошибка может соответствовать небольшой относительной ошибке при больших значениях величины, и наоборот — при малых значениях даже маленькая абсолютная ошибка даёт большую относительную погрешность.

Относительная погрешность широко применяется в школьных задачах и лабораторных работах при оценке точности измерений, при сравнении точности приборов и методов вычислений, а также при анализе накопления ошибок в вычислениях (оценка погрешности при сложении, умножении, при приближённых вычислениях). {IMAGE_0}