กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 14 นาที

การแพร่กระจายของความไม่แน่นอน

ในทางสถิติการแพร่กระจายของความไม่แน่นอนคือ ผลกระทบของความไม่แน่นอนของตัวแปรต่อความไม่แน่นอนของฟังก์ชันที่ขึ้นอยู่กับตัวแปรเหล่านั้น เมื่อตัวแปรเป็นค่าที่ได้จากการวัดเชิงทดลอง

การแพร่กระจายของความไม่แน่นอน

ในทางสถิติการแพร่กระจายของความไม่แน่นอนคือ ผลกระทบของความไม่แน่นอนของตัวแปรต่อความไม่แน่นอนของฟังก์ชันที่ขึ้นอยู่กับตัวแปรเหล่านั้น เมื่อตัวแปรเป็นค่าที่ได้จากการวัดเชิงทดลอง ตัวแปรเหล่านั้นจะมีความไม่แน่นอนเนื่องจากข้อจำกัดในการวัด (เช่นความแม่นยำ ของเครื่องมือ ) ซึ่งจะแพร่กระจายออกไปเนื่องจากการรวมกันของตัวแปรในฟังก์ชัน

ความไม่แน่นอนu สามารถแสดง ได้หลายวิธี อาจกำหนดโดยความคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์Δxความไม่แน่นอนยังสามารถกำหนดโดยความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์(Δx ) / xซึ่งมักเขียนเป็นเปอร์เซ็นต์ โดยทั่วไปแล้ว ความไม่แน่นอนของปริมาณจะถูกวัดในรูปของ ค่าเบี่ยง เบนมาตรฐานσซึ่งเป็นราก ที่สองบวก ของ ความแปรปรวน ค่าของปริมาณและ ความคลาดเคลื่อนจะแสดงเป็นช่วงx ± uอย่างไรก็ตาม วิธีทั่วไปที่สุดในการกำหนดลักษณะความไม่แน่นอนคือการระบุการกระจาย ความน่าจะเป็น หาก ทราบ การกระจายความน่าจะเป็นของตัวแปรหรือสามารถสมมติได้ ในทางทฤษฎีแล้วเป็นไปได้ที่จะหาค่าสถิติใดๆ ของการกระจายนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เป็นไปได้ที่จะหาขอบเขตความเชื่อมั่นเพื่ออธิบายบริเวณที่อาจพบค่าที่แท้จริงของตัวแปรได้ ตัวอย่างเช่น ช่วงความเชื่อมั่น 68% สำหรับตัวแปรหนึ่งมิติที่อยู่ในกลุ่มการแจกแจงแบบปกติ จะอยู่ ห่างจากค่ากลางxประมาณ ± หนึ่งค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานσซึ่งหมายความว่า บริเวณx ± σจะครอบคลุมค่าที่แท้จริงในประมาณ 68% ของกรณี

หากความไม่แน่นอนมีความสัมพันธ์กันจะต้องคำนึงถึงความแปรปรวน ร่วมด้วย ความสัมพันธ์อาจเกิดขึ้นจากสองแหล่งที่มาที่แตกต่างกัน ประการแรก ข้อผิดพลาดในการวัดอาจมีความสัมพันธ์กัน ประการที่สอง เมื่อค่าพื้นฐานมีความสัมพันธ์กันในประชากรความไม่แน่นอนในค่าเฉลี่ยของกลุ่มจะมีความสัมพันธ์กัน[ 1 ]

ในบริบททั่วไปที่ฟังก์ชันไม่เชิงเส้นปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์ที่ไม่แน่นอน (มีความสัมพันธ์กันหรือไม่) เครื่องมือมาตรฐานในการแพร่กระจายความไม่แน่นอนและอนุมานการกระจายความน่าจะเป็น/สถิติของปริมาณที่เกิดขึ้นคือเทคนิคการสุ่มตัวอย่างจากตระกูลวิธี Monte Carlo [ 2 ]สำหรับชุดข้อมูลขนาดใหญ่มากหรือฟังก์ชันที่ซับซ้อน การคำนวณการแพร่กระจายข้อผิดพลาดอาจมีค่าใช้จ่ายสูงมาก ดังนั้นแบบจำลองตัวแทน[ 3 ]หรือกลยุทธ์การคำนวณแบบขนาน[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]อาจมีความจำเป็น

ในบางกรณี การคำนวณการแพร่กระจายความไม่แน่นอนสามารถทำได้โดยใช้ขั้นตอนทางพีชคณิตแบบง่ายๆ ตัวอย่างบางส่วนของสถานการณ์เหล่านี้จะอธิบายไว้ด้านล่าง

การรวมเชิงเส้น

อนุญาต{เอฟเค(x1,x2,,xn)}{\displaystyle \{f_{k}(x_{1},x_{2},\dots ,x_{n})\}}เป็นเซตของ ฟังก์ชัน mฟังก์ชัน ซึ่งเป็นผลรวมเชิงเส้นของn{\displaystyle n}ตัวแปรx1,x2,,xn{\displaystyle x_{1},x_{2},\dots ,x_{n}}ด้วยสัมประสิทธิ์การรวมกันเอเค1,เอเค2,,เอเคn,(เค=1,,){\displaystyle A_{k1},A_{k2},\dots ,A_{kn},(k=1,\dots ,m)}: เอฟเค=ฉัน=1nเอเคฉันxฉัน,{\displaystyle f_{k}=\sum _{i=1}^{n}A_{ki}x_{i},} หรือในรูปแบบเมทริกซ์ เอฟ=เอx.{\displaystyle \mathbf {f} =\mathbf {A} \mathbf {x} .}

นอกจากนี้ ให้เมทริกซ์ความแปรปรวนร่วมของx = ( x , ..., x )แทนด้วยΣx{\displaystyle {\boldsymbol {\Sigma }}^{x}}และให้ค่าเฉลี่ยแทนด้วยμ{\displaystyle {\boldสัญลักษณ์ {\mu }}}: Σx=อี[(xμ)(xμ)]=(σ12σ12σ13σ21σ22σ23σ31σ32σ32)=(Σ11xΣ12xΣ13xΣ21xΣ22xΣ23xΣ31xΣ32xΣ33x).{\displaystyle {\begin{aligned}{\boldsymbol {\Sigma }}^{x}=\operatorname {E} [(\mathbf {x} -{\boldsymbol {\mu }})\otimes (\mathbf {x} -{\boldsymbol {\mu }})]&={\begin{pmatrix}\sigma _{1}^{2}&\sigma _{12}&\sigma _{13}&\cdots \\\sigma _{21}&\sigma _{2}^{2}&\sigma _{23}&\cdots \\\sigma _{31}&\sigma _{32}&\sigma _{3}^{2}&\cdots \\\vdots &\vdots &\vdots &\ddots \begin{pmatrix}}\\[1ex]&={\begin{pmatrix}{\Sigma }_{11}^{x}&{\Sigma }_{12}^{x}&{\Sigma }_{13}^{x}&\cdots \\{\Sigma }_{21}^{x}&{\Sigma }_{22}^{x}&{\Sigma }_{23}^{x}&\cdots \\{\Sigma }_{31}^{x}&{\Sigma }_{32}^{x}&{\Sigma }_{33}^{x}&\cdots \\\vdots &\vdots &\vdots &\ddots \end{pmatrix}}.\end{aligned}}}{\displaystyle \otimes }คือผลิตภัณฑ์ภายนอก

จากนั้น เมทริกซ์ความแปรปรวนร่วมΣเอฟ{\displaystyle {\boldsymbol {\Sigma }}^{f}}ของfกำหนดโดย Σเอฟ=อี[(เอฟอี[เอฟ])(เอฟอี[เอฟ])]=อี[เอ(xμ)เอ(xμ)]=เออี[(xμ)(xμ)]เอที=เอΣxเอที.{\displaystyle {\begin{aligned}{\boldsymbol {\Sigma }}^{f}&=\operatorname {E} \left[(\mathbf {f} -\operatorname {E} [\mathbf {f} ])\otimes (\mathbf {f} -\operatorname {E} [\mathbf {f} ])\right]=\operatorname {E} \left[\mathbf {A} (\mathbf {x} -{\boldsymbol {\mu }})\otimes \mathbf {A} (\mathbf {x} -{\boldsymbol {\mu }})\right]\\[1ex]&=\mathbf {A} \operatorname {E} \left[(\mathbf {x} -{\boldsymbol {\mu }})\otimes (\mathbf {x} -{\boldสัญลักษณ์ {\mu }})\right]\mathbf {A} ^{\mathrm {T} }=\mathbf {A} {\boldสัญลักษณ์ {\Sigma }}^{x}\mathbf {A} ^{\mathrm {T} }.\end{aligned}}}

ในสัญลักษณ์ส่วนประกอบ สมการ Σเอฟ=เอΣxเอที{\displaystyle {\boldsymbol {\Sigma }}^{f}=\mathbf {A} {\boldsymbol {\Sigma }}^{x}\mathbf {A} ^{\mathrm {T} }} อ่าน Σฉันเจเอฟ=เคnnเอฉันเคΣเคxเอเจ.{\displaystyle \Sigma _{ij}^{f}=\sum _{k}^{n}\sum _{l}^{n}A_{ik}{\Sigma __{kl}^{x}A_{jl}.}

นี่คือสูตรทั่วไปที่สุดสำหรับการแพร่กระจายของข้อผิดพลาดจากชุดตัวแปรหนึ่งไปยังอีกชุดหนึ่ง เมื่อข้อผิดพลาดบนxไม่มีความสัมพันธ์กัน สูตรทั่วไปจะลดรูปเหลือเพียง Σฉันเจเอฟ=เคnเอฉันเคΣเคxเอเจเค,{\displaystyle \Sigma _{ij}^{f}=\sum _{k}^{n}A_{ik}\Sigma _{k}^{x}A_{jk},} ที่ไหนΣเคx=σxเค2{\displaystyle \Sigma _{k}^{x}=\sigma _{x_{k}}^{2}}คือค่าความแปรปรวนขององค์ประกอบที่k ของเวกเตอร์ xโปรดทราบว่าถึงแม้ข้อผิดพลาดบนxอาจไม่สัมพันธ์กัน แต่ข้อผิดพลาดบนfโดยทั่วไปจะสัมพันธ์กัน กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ แม้ว่าΣx{\displaystyle {\boldsymbol {\Sigma }}^{x}}เป็นเมทริกซ์แนวทแยงΣเอฟ{\displaystyle {\boldsymbol {\Sigma }}^{f}}โดยทั่วไปแล้วจะเป็นเมทริกซ์เต็มรูปแบบ

รูปแบบทั่วไปของฟังก์ชันค่าสเกลาร์fนั้นค่อนข้างเรียบง่ายกว่า (ในที่นี้aคือเวกเตอร์แถว ): เอฟ=ฉันnเอฉันxฉัน=เอx,{\displaystyle f=\sum _{i}^{n}a_{i}x_{i}=\mathbf {ax} ,}σเอฟ2=ฉันnเจnเอฉันΣฉันเจxเอเจ=เอΣxเอที.{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=\sum _{i}^{n}\sum _{j}^{n}a_{i}\Sigma _{ij}^{x}a_{j}=\mathbf {a} {\boldsymbol {\Sigma }}^{x}\mathbf {a} ^{\mathrm {T} }.}

แต่ละพจน์ความแปรปรวนร่วมσฉันเจ{\displaystyle \sigma _{ij}}สามารถแสดงได้ในรูปของสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ρฉันเจ{\displaystyle \rho _{ij}}โดยσฉันเจ=ρฉันเจσฉันσเจ{\displaystyle \sigma _{ij}=\rho _{ij}\sigma _{i}\sigma _{j}}ดังนั้นนิพจน์ทางเลือกสำหรับความแปรปรวนของfคือ σเอฟ2=ฉันnเอฉัน2σฉัน2+ฉันnเจ(เจฉัน)nเอฉันเอเจρฉันเจσฉันσเจ.{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=\sum _{i}^{n}a_{i}^{2}\sigma _{i}^{2}+\sum _{i}^{n}\sum _{j(j\neq i)}^{n}a_{i}a_{j}\rho _{ij}\sigma _{i}\sigma _{j}.}

ในกรณีที่ตัวแปรในxไม่มีความสัมพันธ์กัน สมการนี้จะง่ายขึ้นไปอีก σเอฟ2=ฉันnเอฉัน2σฉัน2.{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=\sum _{i}^{n}a_{i}^{2}\sigma _{i}^{2}.}

ในกรณีง่ายๆ ที่สัมประสิทธิ์และความแปรปรวนเหมือนกัน เราพบว่า σเอฟ=n|เอ|σ.{\displaystyle \sigma _{f}={\sqrt {n}}\,|a|\sigma .}

สำหรับค่าเฉลี่ยเลขคณิตเอ=1/n{\displaystyle a=1/n}ผลลัพธ์ที่ได้คือค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐานของค่าเฉลี่ย : σเอฟ=σn.{\displaystyle \sigma _{f}={\frac {\sigma }{\sqrt {n}}}.}

การรวมแบบไม่เชิงเส้น

เมื่อfเป็นเซตของการรวมแบบไม่เชิงเส้นของตัวแปรxการแพร่กระจายช่วงสามารถทำได้เพื่อคำนวณช่วงที่มีค่าที่สอดคล้องกันทั้งหมดสำหรับตัวแปร ในแนวทางเชิงความน่าจะเป็น ฟังก์ชันf มักจะต้องทำให้เป็นเชิงเส้นโดยการประมาณค่าด้วยการขยาย อนุกรมเทย์เลอร์อันดับแรกแม้ว่าในบางกรณีจะสามารถหาสูตรที่แน่นอนได้ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับการขยายอนุกรมเทย์เลอร์ เช่นเดียวกับกรณีของความแปรปรวนที่แน่นอนของผลคูณ[ 7 ]การขยายอนุกรมเทย์เลอร์จะเป็นดังนี้: เอฟเคเอฟเค0+ฉันnเอฟเคxฉันxฉัน{\displaystyle f_{k}\approx f_{k}^{0}+\sum _{i}^{n}{\frac {\partial f_{k}}{\partial {x_{i}}}}x_{i}} ที่ไหนเอฟเค/xฉัน{\displaystyle \partial f_{k}/\partial x_{i}}หมายถึงอนุพันธ์ย่อยของf เทียบกับ ตัวแปรที่ iโดยประเมินค่าที่ค่าเฉลี่ยของส่วนประกอบทั้งหมดของเวกเตอร์xหรือในสัญกรณ์เมทริกซ์ เอฟเอฟ0+เจx{\displaystyle \mathrm {f} \approx \mathrm {f} ^{0}+\mathrm {J} \mathrm {x} \,} โดยที่ J คือเมทริกซ์จาโคเบียนเนื่องจาก f 0เป็นค่าคงที่ จึงไม่มีส่วนทำให้เกิดข้อผิดพลาดบน f ดังนั้น การแพร่กระจายของข้อผิดพลาดจึงเป็นไปตามกรณีเชิงเส้นข้างต้น แต่แทนที่สัมประสิทธิ์เชิงเส้นA และA ด้วยอนุพันธ์ย่อยเอฟเคxฉัน{\displaystyle {\frac {\partial f_{k}}{\partial x_{i}}}}และเอฟเคxเจ{\displaystyle {\frac {\partial f_{k}}{\partial x_{j}}}}ในสัญลักษณ์เมทริกซ์[ 8 ]Σเอฟ=เจΣxเจ.{\displaystyle \mathrm {\Sigma } ^{\mathrm {f} }=\mathrm {J} \mathrm {\Sigma } ^{\mathrm {x} }\mathrm {J} ^{\top }.}

กล่าวคือ เมทริกซ์จาโคเบียนของฟังก์ชันจะถูกใช้เพื่อแปลงแถวและคอลัมน์ของเมทริกซ์ความแปรปรวนร่วมของตัวแปร โปรดสังเกตว่านี่เทียบเท่ากับนิพจน์เมทริกซ์สำหรับกรณีเชิงเส้นที่มีเจ=เอ{\displaystyle \mathrm {J=A} }.

การทำให้ง่ายขึ้น

การละเลยความสัมพันธ์หรือการสมมติว่าตัวแปรอิสระทำให้วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์เชิงทดลองใช้สูตรทั่วไปในการคำนวณการแพร่กระจายข้อผิดพลาด ซึ่งก็คือสูตรความแปรปรวน: [ 9 ]เอฟ=(เอฟx)2x2+(เอฟy)2y2+(เอฟz)2z2+{\displaystyle s_{f}={\sqrt {\left({\frac {\partial f}{\partial x}}\right)^{2}s_{x}^{2}+\left({\frac {\partial f}{\partial y}}\right)^{2}s_{y}^{2}+\left({\frac {\partial f}{\partial z}}\right)^{2}s_{z}^{2}+\cdots }}} ที่ไหนเอฟ{\displaystyle s_{f}}แสดงถึงค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของฟังก์ชันเอฟ{\displaystyle f},x{\displaystyle s_{x}}แสดงถึงค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของx{\displaystyle x},y{\displaystyle s_{y}}แสดงถึงค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของy{\displaystyle y}และอื่นๆ

สูตรนี้อิงตามลักษณะเชิงเส้นของความชันของเอฟ{\displaystyle f}และด้วยเหตุนี้จึงเป็นการประมาณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่ดีของเอฟ{\displaystyle f}ตราบใดที่x,y,z,{\displaystyle s_{x},s_{y},s_{z},\ldots }มีขนาดเล็กพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการประมาณเชิงเส้นของเอฟ{\displaystyle f}ต้องอยู่ใกล้ๆเอฟ{\displaystyle f}ภายในรัศมีของย่านใกล้เคียงx,y,z,{\displaystyle s_{x},s_{y},s_{z},\ldots }[ 10 ]

ตัวอย่าง

ฟังก์ชันที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่ สามารถหาอนุพันธ์ได้ใดๆเอฟ(เอ,){\displaystyle f(a,b)}ซึ่งประกอบด้วยตัวแปรสองตัวเอ{\displaystyle a}และ{\displaystyle b}สามารถขยายความได้ดังนี้ เอฟเอฟ0+เอฟเอเอ+เอฟ.{\displaystyle f\approx f^{0}+{\frac {\partial f}{\partial a}}a+{\frac {\partial f}{\partial b}}b.} ถ้าเราพิจารณาความแปรปรวนทั้งสองข้างและใช้สูตร[ 11 ]สำหรับความแปรปรวนของการรวมเชิงเส้นของตัวแปร วาร์(เอX+วาย)=เอ2วาร์(X)+2วาร์(วาย)+2เอโควิด(X,วาย),{\displaystyle \operatorname {Var} (aX+bY)=a^{2}\operatorname {Var} (X)+b^{2}\operatorname {Var} (Y)+2ab\operatorname {Cov} (X,Y),} จากนั้นเราจึงได้รับ σเอฟ2|เอฟเอ|2σเอ2+|เอฟ|2σ2+2เอฟเอเอฟσเอ,{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx \left|{\frac {\partial f}{\partial a}}\right|^{2}\sigma _{a}^{2}+\left|{\frac {\partial f}{\partial b}}\right|^{2}\sigma _{b}^{2}+2{\frac {\partial f}{\partial a}}{\frac {\partial f}{\partial b}}\sigma _{ab},} ที่ไหนσเอฟ{\displaystyle \sigma _{f}}คือค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของฟังก์ชันเอฟ{\displaystyle f},σเอ{\displaystyle \sigma _{a}}คือค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของเอ{\displaystyle a},σ{\displaystyle \sigma _{b}}คือค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของ{\displaystyle b}และσเอ=σเอσρเอ{\displaystyle \sigma _{ab}=\sigma _{a}\sigma _{b}\rho _{ab}}คือค่าความแปรปรวนร่วมระหว่างเอ{\displaystyle a}และ{\displaystyle b}.

ในกรณีเฉพาะที่เอฟ=เอ{\displaystyle f=ab},เอฟเอ={\displaystyle {\frac {\partial f}{\partial a}}=b},เอฟ=เอ{\displaystyle {\frac {\partial f}{\partial b}}=a}.แล้ว σเอฟ22σเอ2+เอ2σ2+2เอσเอ{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx b^{2}\sigma _{a}^{2}+a^{2}\sigma _{b}^{2}+2ab\,\sigma _{ab}} หรือ (σเอฟเอฟ)2(σเอเอ)2+(σ)2+2(σเอเอ)(σ)ρเอ{\displaystyle \left({\frac {\sigma _{f}}{f}}\right)^{2}\approx \left({\frac {\sigma _{a}}{a}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{b}}{b}}\right)^{2}+2\left({\frac {\sigma _{a}}{a}}\right)\left({\frac {\sigma _{b}}{b}}\right)\rho _{ab}} ที่ไหนρเอ{\displaystyle \rho _{ab}}คือความสัมพันธ์ระหว่างเอ{\displaystyle a}และ{\displaystyle b}.

เมื่อตัวแปรเอ{\displaystyle a}และ{\displaystyle b}ไม่มีความสัมพันธ์กันρเอ=0{\displaystyle \rho _{ab}=0}. แล้ว (σเอฟเอฟ)2(σเอเอ)2+(σ)2.{\displaystyle \left({\frac {\sigma _{f}}{f}}\right)^{2}\approx \left({\frac {\sigma _{a}}{a}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{b}}{b}}\right)^{2}.}

ข้อควรระวังและคำเตือน

การประมาณค่าความคลาดเคลื่อนสำหรับฟังก์ชันที่ไม่เป็นเชิงเส้นจะมีความคลาดเคลื่อนเนื่องจากการใช้การขยายอนุกรมแบบตัดทอน ขอบเขตของความคลาดเคลื่อนนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของฟังก์ชัน ตัวอย่างเช่น ความคลาดเคลื่อนของค่าความคลาดเคลื่อนที่คำนวณได้สำหรับ log(1+ x ) จะเพิ่มขึ้นเมื่อxเพิ่มขึ้น เนื่องจากอนุกรมที่ขยายไปถึงxนั้นเป็นค่าประมาณที่ดีเฉพาะเมื่อxอยู่ใกล้ศูนย์ เท่านั้น

สำหรับฟังก์ชันที่ไม่เป็นเชิงเส้นสูง มีแนวทางความน่าจะเป็นห้าประเภทสำหรับการแพร่กระจายความไม่แน่นอน[ 12 ]ดู รายละเอียด เพิ่มเติมได้ใน การหาปริมาณความไม่แน่นอน

ส่วนกลับและส่วนกลับที่เลื่อนไป

ในกรณีพิเศษของส่วนกลับหรือส่วนผกผัน1/บี{\displaystyle 1/B}, ที่ไหนบี=เอ็น(0,1){\displaystyle B=N(0,1)}เป็นไปตามการแจกแจงปกติมาตรฐานการแจกแจงที่ได้จะเป็นการแจกแจงปกติมาตรฐานแบบผกผัน และไม่มีความแปรปรวนที่กำหนดได้[ 13 ]

อย่างไรก็ตาม ในกรณีทั่วไปมากขึ้นเล็กน้อยของฟังก์ชันผกผันที่เลื่อนไป1/(พีบี){\displaystyle 1/(p-B)}สำหรับบี=เอ็น(μ,σ){\displaystyle B=N(\mu ,\sigma )}ตามการแจกแจงปกติทั่วไป ค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนจึงมีอยู่จริงใน แง่ของ ค่าหลักหากความแตกต่างระหว่างขั้วพี{\displaystyle p}และค่าเฉลี่ยμ{\displaystyle \mu }เป็นค่าจริง[ 14 ]

อัตราส่วน

อัตราส่วนก็เป็นปัญหาเช่นกัน การประมาณค่าแบบปกติเกิดขึ้นได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ

ตัวอย่างสูตร

ตารางนี้แสดงค่าความแปรปรวนและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของฟังก์ชันอย่างง่ายของตัวแปรจริงเอ,บี{\displaystyle A,B}โดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานσเอ,σบี,{\displaystyle \sigma _{A},\sigma _{B},}ความแปรปรวนร่วมσเอบี=ρเอบีσเอσบี,{\displaystyle \sigma _{AB}=\rho _{AB}\sigma _{A}\sigma _{B},}และความสัมพันธ์ρเอบี.{\displaystyle \rho _{AB}.}สัมประสิทธิ์ค่าจริงเอ{\displaystyle a}และ{\displaystyle b}ถือว่าทราบค่าแน่นอน (แบบกำหนดได้) กล่าวคือσเอ=σ=0.{\displaystyle \sigma _{a}=\sigma _{b}=0.}

ในคอลัมน์ด้านขวาของตารางเอ{\displaystyle A}และบี{\displaystyle B}คือค่าคาดหวังและเอฟ{\displaystyle f}คือค่าของฟังก์ชันที่คำนวณได้จากค่าเหล่านั้น

การทำงานความแปรปรวนค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน
เอฟ=เอเอ{\displaystyle f=aA\,}σเอฟ2=เอ2σเอ2{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=a^{2}\sigma _{A}^{2}}σเอฟ=|เอ|σเอ{\displaystyle \sigma _{f}=|a|\sigma _{A}}
เอฟ=เอ+บี{\displaystyle f=A+B}σเอฟ2=σเอ2+σบี2+2σเอบี{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=\sigma _{A}^{2}+\sigma _{B}^{2}+2\sigma _{AB}}σเอฟ=σเอ2+σบี2+2σเอบี{\displaystyle \sigma _{f}={\sqrt {\sigma _{A}^{2}+\sigma _{B}^{2}+2\sigma _{AB}}}}
เอฟ=เอบี{\displaystyle f=A-B}σเอฟ2=σเอ2+σบี22σเอบี{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=\sigma _{A}^{2}+\sigma _{B}^{2}-2\sigma _{AB}}σเอฟ=σเอ2+σบี22σเอบี{\displaystyle \sigma _{f}={\sqrt {\sigma _{A}^{2}+\sigma _{B}^{2}-2\sigma _{AB}}}}
เอฟ=เอเอ+บี{\displaystyle f=aA+bB}σเอฟ2=เอ2σเอ2+2σบี2+2เอσเอบี{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=a^{2}\sigma _{A}^{2}+b^{2}\sigma _{B}^{2}+2ab\,\sigma _{AB}}σเอฟ=เอ2σเอ2+2σบี2+2เอσเอบี{\displaystyle \sigma _{f}={\sqrt {a^{2}\sigma _{A}^{2}+b^{2}\sigma _{B}^{2}+2ab\,\sigma _{AB}}}}
เอฟ=เอเอบี{\displaystyle f=aA-bB}σเอฟ2=เอ2σเอ2+2σบี22เอσเอบี{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=a^{2}\sigma _{A}^{2}+b^{2}\sigma _{B}^{2}-2ab\,\sigma _{AB}}σเอฟ=เอ2σเอ2+2σบี22เอσเอบี{\displaystyle \sigma _{f}={\sqrt {a^{2}\sigma _{A}^{2}+b^{2}\sigma _{B}^{2}-2ab\,\sigma _{AB}}}}
เอฟ=เอบี{\displaystyle f=AB}σเอฟ2เอฟ2[(σเอเอ)2+(σบีบี)2+2σเอบีเอบี]{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx f^{2}\left[\left({\frac {\sigma _{A}}{A}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{B}}{B}}\right)^{2}+2{\frac {\sigma _{AB}}{AB}}\right]}[ 15 ] [ 16 ]σเอฟ|เอฟ|(σเอเอ)2+(σบีบี)2+2σเอบีเอบี{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|f\right|{\sqrt {\left({\frac {\sigma _{A}}{A}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{B}}{B}}\right)^{2}+2{\frac {\sigma _{AB}}{AB}}}}}
เอฟ=เอบี{\displaystyle f={\frac {A}{B}}}σเอฟ2เอฟ2[(σเอเอ)2+(σบีบี)22σเอบีเอบี]{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx f^{2}\left[\left({\frac {\sigma _{A}}{A}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{B}}{B}}\right)^{2}-2{\frac {\sigma _{AB}}{AB}}\right]}[ 17 ]σเอฟ|เอฟ|(σเอเอ)2+(σบีบี)22σเอบีเอบี{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|f\right|{\sqrt {\left({\frac {\sigma _{A}}{A}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{B}}{B}}\right)^{2}-2{\frac {\sigma _{AB}}{AB}}}}}
เอฟ=เอเอ+บี{\displaystyle f={\frac {A}{A+B}}}σเอฟ2เอฟ2(เอ+บี)2(บี2เอ2σเอ2+σบี22บีเอσเอบี){\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx {\frac {f^{2}}{\left(A+B\right)^{2}}}\left({\frac {B^{2}}{A^{2}}}\sigma _{A}^{2}+\sigma _{B}^{2}-2{\frac {B}{A}}\sigma _{AB}\right)}σเอฟ|เอฟเอ+บี|บี2เอ2σเอ2+σบี22บีเอσเอบี{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|{\frac {f}{A+B}}\right|{\sqrt {{\frac {B^{2}}{A^{2}}}\sigma _{A}^{2}+\sigma _{B}^{2}-2{\frac {B}{A}}\sigma _{AB}}}}
เอฟ=เอเอ{\displaystyle f=aA^{b}}σเอฟ2(เอเอ1σเอ)2=(เอฟσเอเอ)2{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx \left({a}{b}{A}^{b-1}{\sigma _{A}}\right)^{2}=\left({\frac {{f}{b}{\sigma _{A}}}{A}}\right)^{2}}σเอฟ|เอเอ1σเอ|=|เอฟσเอเอ|{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|{a}{b}{A}^{b-1}{\sigma _{A}}\right|=\left|{\frac {{f}{b}{\sigma _{A}}}{A}}\right|}
เอฟ=เอln(เอ){\displaystyle f=a\ln(bA)}σเอฟ2(เอσเอเอ)2{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx \left(a{\frac {\sigma _{A}}{A}}\right)^{2}}[ 18 ]σเอฟ|เอσเอเอ|{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|a{\frac {\sigma _{A}}{A}}\right|}
เอฟ=เอบันทึก10(เอ){\displaystyle f=a\log _{10}(bA)}σเอฟ2(เอσเอเอln(10))2{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx \left(a{\frac {\sigma _{A}}{A\ln(10)}}\right)^{2}}[ 18 ]σเอฟ|เอσเอเอln(10)|{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|a{\frac {\sigma _{A}}{A\ln(10)}}\right|}
เอฟ=เออีเอ{\displaystyle f=ae^{bA}}σเอฟ2เอฟ2(σเอ)2{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx f^{2}\left(b\sigma _{A}\right)^{2}}[ 19 ]σเอฟ|เอฟ||(σเอ)|{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|f\right|\left|\left(b\sigma _{A}\right)\right|}
เอฟ=เอเอ{\displaystyle f=a^{bA}}σเอฟ2เอฟ2(ln(เอ)σเอ)2{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx f^{2}(b\ln(a)\sigma _{A})^{2}}σเอฟ|เอฟ||ln(เอ)σเอ|{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|f\right|\left|b\ln(a)\sigma _{A}\right|}
เอฟ=เอบาป(เอ){\displaystyle f=a\sin(bA)}σเอฟ2[เอคอส(เอ)σเอ]2{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx \left[ab\cos(bA)\sigma _{A}\right]^{2}}σเอฟ|เอคอส(เอ)σเอ|{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|ab\cos(bA)\sigma _{A}\right|}
เอฟ=เอคอส(เอ){\displaystyle f=a\cos \left(bA\right)\,}σเอฟ2[เอบาป(เอ)σเอ]2{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx \left[ab\sin(bA)\sigma _{A}\right]^{2}}σเอฟ|เอบาป(เอ)σเอ|{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|ab\sin(bA)\sigma _{A}\right|}
เอฟ=เอแทน(เอ){\displaystyle f=a\tan \left(bA\right)\,}σเอฟ2[เอวินาที2(เอ)σเอ]2{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx \left[ab\sec ^{2}(bA)\sigma _{A}\right]^{2}}σเอฟ|เอวินาที2(เอ)σเอ|{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|ab\sec ^{2}(bA)\sigma _{A}\right|}
เอฟ=เอบี{\displaystyle f=A^{B}}σเอฟ2เอฟ2[(บีเอσเอ)2+(ln(เอ)σบี)2+2บีln(เอ)เอσเอบี]{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx f^{2}\left[\left({\frac {B}{A}}\sigma _{A}\right)^{2}+\left(\ln(A)\sigma _{B}\right)^{2}+2{\frac {B\ln(A)}{A}}\sigma _{AB}\right]}σเอฟ|เอฟ|(บีเอσเอ)2+(ln(เอ)σบี)2+2บีln(เอ)เอσเอบี{\displaystyle \sigma _{f}\approx \left|f\right|{\sqrt {\left({\frac {B}{A}}\sigma _{A}\right)^{2}+\left(\ln(A)\sigma _{B}\right)^{2}+2{\frac {B\ln(A)}{A}}\sigma _{AB}}}}
เอฟ=เอเอ2±บี2{\displaystyle f={\sqrt {aA^{2}\pm bB^{2}}}}σเอฟ2(เอเอฟ)2เอ2σเอ2+(บีเอฟ)22σบี2±2เอเอบีเอฟ2σเอบี{\displaystyle \sigma _{f}^{2}\approx \left({\frac {A}{f}}\right)^{2}a^{2}\sigma _{A}^{2}+\left({\frac {B}{f}}\right)^{2}b^{2}\sigma _{B}^{2}\pm 2ab{\frac {AB}{f^{2}}}\,\sigma _{AB}}σเอฟ(เอเอฟ)2เอ2σเอ2+(บีเอฟ)22σบี2±2เอเอบีเอฟ2σเอบี{\displaystyle \sigma _{f}\approx {\sqrt {\left({\frac {A}{f}}\right)^{2}a^{2}\sigma _{A}^{2}+\left({\frac {B}{f}}\right)^{2}b^{2}\sigma _{B}^{2}\pm 2ab{\frac {AB}{f^{2}}}\,\sigma _{AB}}}}

สำหรับตัวแปรที่ไม่สัมพันธ์กัน (ρเอบี=0{\displaystyle \rho _{AB}=0},σเอบี=0{\displaystyle \sigma _{AB}=0}นิพจน์สำหรับฟังก์ชันที่ซับซ้อนกว่าสามารถหาได้โดยการรวมฟังก์ชันที่ง่ายกว่า ตัวอย่างเช่น การคูณซ้ำๆ โดยสมมติว่าไม่มีความสัมพันธ์กัน จะได้ เอฟ=เอบีซี;(σเอฟเอฟ)2(σเอเอ)2+(σบีบี)2+(σซีซี)2.{\displaystyle f=ABC;\qquad \left({\frac {\sigma _{f}}{f}}\right)^{2}\approx \left({\frac {\sigma _{A}}{A}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{B}}{B}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{C}}{C}}\right)^{2}.}

สำหรับกรณีนี้เอฟ=เอบี{\displaystyle f=AB}นอกจากนี้ เรายังมีนิพจน์ของ Goodman [ 7 ]สำหรับความแปรปรวนที่แน่นอน: สำหรับกรณีที่ไม่มีความสัมพันธ์กันคือ วี[Xวาย]=อี[X]2วี[วาย]+อี[วาย]2วี[X]+วี[X]วี[วาย],{\displaystyle \operatorname {V} [XY]=\operatorname {E} [X]^{2}\operatorname {V} [Y]+\operatorname {E} [Y]^{2}\operatorname {V} [X]+\operatorname {V} [X]\operatorname {V} [Y],} และด้วยเหตุนี้เราจึงมี σเอฟ2=เอ2σบี2+บี2σเอ2+σเอ2σบี2.{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=A^{2}\sigma _{B}^{2}+B^{2}\sigma _{A}^{2}+\sigma _{A}^{2}\sigma _{B}^{2}.} พจน์สุดท้ายแสดงถึงการแก้ไขเล็กน้อยจากสูตรปกติ ดังที่เห็นได้จากการหารทั้งสองข้างด้วยเอฟ2=เอ2บี2{\displaystyle f^{2}=A^{2}B^{2}}. (σเอฟเอฟ)2=(σเอเอ)2+(σบีบี)2+(σเอσบีเอบี)2.{\displaystyle \left({\frac {\sigma _{f}}{f}}\right)^{2}=\left({\frac {\sigma _{A}}{A}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{B}}{B}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{A}\sigma _{B}}{AB}}\right)^{2}.}

ผลกระทบของความสัมพันธ์ต่อความแตกต่าง

ถ้าAและBไม่มีความสัมพันธ์กัน ผลต่างระหว่างABจะมีค่าความแปรปรวนมากกว่าค่าใดค่าหนึ่ง ความสัมพันธ์เชิงบวกที่เพิ่มขึ้น (ρเอบี1{\displaystyle \rho _{AB}\to 1}) จะลดความแปรปรวนของผลต่างลง โดยจะลู่เข้าสู่ค่าความแปรปรวนเป็นศูนย์สำหรับตัวแปรที่มีความสัมพันธ์กันอย่างสมบูรณ์และมีความแปรปรวนเท่ากันในทางกลับกัน ความสัมพันธ์เชิงลบ (ρเอบี1{\displaystyle \rho _{AB}\to -1}) จะยิ่งเพิ่มความแปรปรวนของความแตกต่าง เมื่อเทียบกับกรณีที่ไม่มีความสัมพันธ์กัน

ตัวอย่างเช่น การลบตัวเองf = AAมีค่าความแปรปรวนเป็นศูนย์σเอฟ2=0{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=0}เฉพาะในกรณีที่ตัวแปรมีความสัมพันธ์อัตโนมัติ อย่างสมบูรณ์ (ρเอ=1{\displaystyle \rho _{A}=1}ถ้าAไม่มีความสัมพันธ์กันρเอ=0,{\displaystyle \rho _{A}=0,}ดังนั้น ค่าความแปรปรวนของผลลัพธ์จึงเป็นสองเท่าของค่าความแปรปรวนของปัจจัยนำเข้าσเอฟ2=2σเอ2.{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=2\sigma _{A}^{2}.}และถ้าAมีความสัมพันธ์ผกผันอย่างสมบูรณ์แบบρเอ=1,{\displaystyle \rho _{A}=-1,}จากนั้นค่าความแปรปรวนของข้อมูลนำเข้าจะเพิ่มขึ้นเป็นสี่เท่าในข้อมูลส่งออกσเอฟ2=4σเอ2{\displaystyle \sigma _{f}^{2}=4\sigma _{A}^{2}}(สังเกต1ρเอ=2{\displaystyle 1-\rho _{A}=2}(สำหรับf = aAaAในตารางด้านบน)

ตัวอย่างการคำนวณ

ฟังก์ชันแทนเจนต์ผกผัน

เราสามารถคำนวณการแพร่กระจายความไม่แน่นอนสำหรับฟังก์ชันแทนเจนต์ผกผันได้ โดยใช้เป็นตัวอย่างของการใช้ค่าอนุพันธ์ย่อยในการแพร่กระจายข้อผิดพลาด

กำหนด เอฟ(x)=อาร์คตัน(x),{\displaystyle f(x)=\arctan(x),} ที่ไหนΔx{\displaystyle \Delta _{x}}คือความไม่แน่นอนสัมบูรณ์ในการวัดค่าx ของเรา อนุพันธ์ของf ( x )เทียบกับxคือ เอฟx=11+x2.{\displaystyle {\frac {df}{dx}}={\frac {1}{1+x^{2}}}.}

ดังนั้น ความไม่แน่นอนที่เราส่งต่อจึงเป็น ΔเอฟΔx1+x2,{\displaystyle \Delta _{f}\approx {\frac {\Delta _{x}}{1+x^{2}}},} ที่ไหนΔเอฟ{\displaystyle \Delta _{f}}คือค่าความไม่แน่นอนที่แพร่กระจายอย่างแท้จริง

การวัดความต้านทาน

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติคือการทดลองที่วัดกระแสไฟฟ้า ( I ) และแรงดันไฟฟ้า ( V ) บนตัวต้านทานเพื่อหาค่าความต้านทาน ( R)โดยใช้กฎของโอห์มR = V / I

เมื่อพิจารณาตัวแปรที่วัดได้พร้อมความไม่แน่นอนI ± σ และV ± σ โดยไม่คำนึงถึงความสัมพันธ์ที่เป็นไปได้ระหว่างตัวแปรเหล่านั้น ความไม่แน่นอนในปริมาณที่คำนวณได้σ คือ:

σอาร์σวี2(1ฉัน)2+σฉัน2(วีฉัน2)2=อาร์(σวีวี)2+(σฉันฉัน)2.{\displaystyle \sigma _{R}\approx {\sqrt {\sigma _{V}^{2}\left({\frac {1}{I}}\right)^{2}+\sigma _{I}^{2}\left({\frac {-V}{I^{2}}}\right)^{2}}}=R{\sqrt {\left({\frac {\sigma _{V}}{V}}\right)^{2}+\left({\frac {\sigma _{I}}{I}}\right)^{2}}}.}

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

  • Bevington, Philip R.; Robinson, D. Keith (2002), การลดข้อมูลและการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดสำหรับวิทยาศาสตร์กายภาพ (  ฉบับที่ 3), McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-119926-1
  • Fornasini, Paolo (2008), ความไม่แน่นอนในการวัดทางฟิสิกส์: บทนำสู่การวิเคราะห์ข้อมูลในห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ , Springer, หน้า 161, ISBN 978-0-387-78649-0
  • เมเยอร์, ​​สจวร์ต แอล. (1975), การวิเคราะห์ข้อมูลสำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร , ไวลีย์, ISBN 978-0-471-59995-1
  • Peralta, M. (2012), การแพร่กระจายของข้อผิดพลาด: วิธีการทำนายข้อผิดพลาดในการวัดทางคณิตศาสตร์ , CreateSpace
  • Rouaud, M. (2013), ความน่าจะเป็น สถิติ และการประมาณค่า: การแพร่กระจายของความไม่แน่นอนในการวัดเชิงทดลอง (PDF) (ฉบับ ย่อ)
  • เทย์เลอร์, เจ.อาร์. (1997), บทนำสู่การวิเคราะห์ข้อผิดพลาด: การศึกษาความไม่แน่นอนในการวัดทางกายภาพ (  ฉบับที่ 2), สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์
  • Wang, CM; Iyer, Hari K. (2005-09-07). "เกี่ยวกับการแก้ไขลำดับที่สูงกว่าสำหรับการแพร่กระจายความไม่แน่นอน" Metrologia . 42 (5): 406– 410. Bibcode : 2005Metro..42..406W . doi : 10.1088/0026-1394/42/5/011 . ISSN 0026-1394 . S2CID 122841691 .  
  • เครื่องคำนวณความไม่แน่นอนสร้างงบประมาณความไม่แน่นอนที่พร้อมใช้งานตามมาตรฐาน ISO 17025 โดยไม่ต้องใช้สเปรดชีตหรือกล่องดำ
  • การอภิปรายอย่างละเอียดเกี่ยวกับการวัดและการแพร่กระจายของความไม่แน่นอนโดยอธิบายถึงประโยชน์ของการใช้สูตรการแพร่กระจายข้อผิดพลาดและการจำลองมอนเตคาร์โลแทนการคำนวณความสำคัญแบบง่ายๆ
  • GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) คือ คู่มือการแสดงค่าความไม่แน่นอนในการวัด
  • EPFL บทนำเกี่ยวกับการแพร่กระจายข้อผิดพลาดการหาที่มา ความหมาย และตัวอย่างของ Cy = Fx Cx Fx'
  • แพ็กเกจความไม่แน่นอนคือโปรแกรม/ไลบรารีสำหรับการคำนวณที่มีความไม่แน่นอน (และค่าความสัมพันธ์ของข้อผิดพลาด) อย่างโปร่งใส
  • แพ็กเกจ soerpเป็นโปรแกรม/ไลบรารี Python สำหรับการคำนวณอันดับสองแบบโปร่งใส โดยคำนึงถึงความไม่แน่นอน (และความสัมพันธ์ของข้อผิดพลาด) ด้วย
  • คณะกรรมการร่วมว่าด้วยแนวทางการวัด (2011). JCGM 102: การประเมินข้อมูลการวัด - ภาคผนวก 2 ของ "คู่มือการแสดงความไม่แน่นอนในการวัด" - การขยายไปสู่ปริมาณผลลัพธ์จำนวนใดๆ (PDF) (รายงานทางเทคนิค). JCGM . สืบค้นเมื่อ13 กุมภาพันธ์ 2013 .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Propagation_of_uncertainty&oldid=1332173257 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การแพร่กระจายของความไม่แน่นอน

ในทางสถิติการแพร่กระจายของความไม่แน่นอนคือ ผลกระทบของความไม่แน่นอนของตัวแปรต่อความไม่แน่นอนของฟังก์ชันที่ขึ้นอยู่กับตัวแปรเหล่านั้น เมื่อตัวแปรเป็นค่าที่ได้จากการวัดเชิงทดลอง

การรวมเชิงเส้น

อนุญาต { เอฟ เค ( x 1 , x 2 , … , x n ) } {\displaystyle \{f_{k}(x_{1},x_{2},\dots ,x_{n})\}} เป็นเซตของ ฟังก์ชัน m ฟังก์ชัน ซึ่งเป็นผลรวมเชิงเส้นของ n {\displaystyle n} ตัวแปร x 1 , x 2 , … , x n {\displaystyle x_{1},x_{2},\dots ,x_{n}}...

การรวมแบบไม่เชิงเส้น

เมื่อ f เป็นเซตของการรวมแบบไม่เชิงเส้นของตัวแปร x การ แพร่กระจายช่วง สามารถทำได้เพื่อคำนวณช่วงที่มีค่าที่สอดคล้องกันทั้งหมดสำหรับตัวแปร ในแนวทางเชิงความน่าจะเป็น ฟังก์ชัน f มักจะต้องทำให้เป็นเชิงเส้นโดยการประมาณค่าด้วยการขยาย อนุกรมเทย์เลอร์...

การทำให้ง่ายขึ้น

การละเลยความสัมพันธ์หรือการสมมติว่าตัวแปรอิสระทำให้วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์เชิงทดลองใช้สูตรทั่วไปในการคำนวณการแพร่กระจายข้อผิดพลาด ซึ่งก็คือสูตรความแปรปรวน: [ 9 ] ส เอฟ = ( ∂ เอฟ ∂ x ) 2 ส x 2 + ( ∂ เอฟ ∂ y ) 2 ส y 2 + ( ∂ เอฟ ∂ z ) 2 ส z 2 + ⋯ {\displaystyle...