Різниця між систематичною помилкою та випадковою помилкою

Вимірюючи фізичну величину, ми не очікуємо, що отримане значення буде точно істинним значенням. Важливо дати певну вказівку на те, наскільки близьким є результат, імовірно, справжнє значення, тобто деяка вказівка ​​на точність надійності вимірювань. У фізиці ми це робимо, включаючи оцінку помилки разом із значенням результату. Аналізуючи результати, важливо враховувати джерела помилок та те, як ці джерела впливали на результати. Похибки та невизначеність вимірювань завжди оцінюються опосередковано, і розрахунки містять деякі припущення. Помилки можна розділити на два основних види, систематичні та випадкові помилки. Систематична помилка - це та, яка залишається постійною або змінюється регулярно при повторних вимірах однієї і тієї ж кількості. Навпаки, випадкова помилка - це та, яка змінюється і яка, ймовірно, буде позитивною чи негативною. Давайте розглянемо деякі ключові відмінності між ними.

Що таке систематична помилка?

Систематична помилка - це та, яка щоразу виникає в одному напрямку, і вона залишається постійною або змінюється регулярно при повторних вимірах однієї і тієї ж кількості. Систематична помилка залишається постійною протягом усього набору показань і спричиняє зміщення вимірюваної кількості від прийнятого або прогнозованого значення. Систематичні помилки трапляються через те, що експериментальне розташування відрізняється від прийнятого в теорії, а поправочний коефіцієнт, який враховує цю різницю, ігнорується. У багатьох випадках такі помилки викликані деякою вадою експериментального апарату. Систематичну помилку можна усунути за допомогою належної техніки, калібрування обладнання та використання стандартів.

Що таке випадкова помилка?

Як випливає з його назви, випадкова помилка - це та, яка змінюється випадковим чином і яка виробляється непередбачуваними та невідомими варіаціями загального експериментального процесу. Будь-який тип помилки, який є непослідовним і не повторюється в тій же величині чи напрямку, за винятком випадковості, вважається випадковою помилкою. Гулліксен визначає випадкову помилку в статистичному розумінні з точки зору середньої помилки, кореляції між помилкою та справжньою оцінкою та кореляції між помилками, що дорівнює нулю. Наприклад, швидкість вітру може знижуватися і підніматися в різні моменти часу, що призводить до зміни результатів. Випадкова помилка виявляється шляхом вимірювання однієї і тієї ж кількості багаторазово при одних і тих же умовах.

Різниця між систематичною та випадковою помилкою

Значення систематичної проти випадкової помилки

Помилки можна розділити на два основних види, систематичні та випадкові помилки. Систематична помилка, як випливає з назви, - це послідовна, повторювана помилка, яка відхиляється від справжнього значення вимірювання на фіксовану суму. Систематична помилка - це помилка, яка виникає щоразу в одному напрямку через несправність вимірювального приладу. Навпаки, будь-який тип помилки, який є непослідовним і не повторюється в тій же величині чи напрямку, за винятком випадковості, вважається випадковою помилкою. Випадкові помилки іноді називають статистичними помилками.

Характер систематичної проти випадкової помилки

Випадкові помилки виявляються шляхом вимірювання однакової кількості кількох разів при одних і тих же умовах, і вони включають мінливість, властиву природному світу, і будь-яке вимірювання. Систематичні помилки, з іншого боку, можна виявити експериментальним шляхом, порівнюючи заданий результат із вимірюванням тієї самої кількості, виконаною за допомогою іншого методу, або за допомогою більш точного вимірювального приладу. Систематичні помилки дають результати, які постійно або вище справжнього значення, або стабільно нижче справжнього значення.

Причина систематичної проти випадкової помилки

Систематичні помилки послідовні і викликані деякою вадою експериментального апарату або хибною експериментальною конструкцією. Такі помилки викликані несправними вимірювальними приладами, які або неправильно використовуються особами під час здійснення вимірювань, або приладами, які неправильно відкалібровані. Вважається, що систематичні помилки є більш небезпечними, ніж випадкові помилки. З іншого боку, випадкові помилки спричинені непередбачуваними коливаннями в показаннях вимірювального приладу або нездатністю спостерігача інтерпретувати інструментальне зчитування.

Усунення

Систематичні помилки можна усунути за допомогою належної техніки, калібрування обладнання та використання стандартів. Систематичні помилки, як правило, утворюються внаслідок несправних інтерпретацій людини або змін середовища в ході експериментів, які важко повністю усунути. Повторні вимірювання одним і тим же інструментом не виявляють і не усувають систематичну помилку. В основному всі систематичні помилки можна усунути, але завжди залишаються деякі випадкові помилки в будь-якому вимірі. Випадкові помилки, однак, можна зменшити, взявши в середньому велику кількість спостережень.

Систематична проти випадкової помилки: порівняльна діаграма

Підсумок систематичної та випадкової помилок

В основному всі систематичні помилки можна усунути, але завжди залишаються деякі випадкові помилки в будь-якому вимірі. Випадкові помилки, однак, можна зменшити, взявши в середньому велику кількість спостережень. Систематичні помилки, як правило, утворюються внаслідок несправних інтерпретацій людини або змін середовища в ході експериментів, які важко повністю усунути. Ось чому систематичні помилки потенційно небезпечніші, ніж випадкові помилки. Однак систематичні помилки можна усунути за допомогою належної техніки, калібрування обладнання та використання стандартів.