Usikkerhed i gennemsnittet af to målinger (med deres respektive usikkerhed)

Jeg ved, at usikkerheden generelt i gennemsnittet af en prøve skal være lig med:

$ \ frac {V_ {max} – V_ {min}} {2} $

hvor $ V_ {max} $ er den maksimale værdi og $ V_ {min} $ det mindste værdi af stikprøven af data. Men hvad hvis hver værdi har sin egen usikkerhed? For eksempel skal jeg værdier:

$ R1 = 12.8 \ pm 0.2 $ m

$ R2 = 13.6 \ pm 0.4 $ m

Middelværdien ville være $ 13,2 $ m, men hvad med usikkerheden? Vil det være området $ 1,4 / 2 $ eller vil det være den kombinerede usikkerhed for hver måling?

Svar

Hvis du har to ukorreleret mængder $ x $ og $ y $ med usikkerhed $ \ delta x $ og $ \ delta y $, så har deres sum $ z = x + y $ usikkerhed

$$ \ delta z = \ sqrt {(\ delta x) ^ 2 + (\ delta y) ^ 2} $$

Gennemsnittet ville så have usikkerhed $$ \ frac {\ delta z} {2} = \ frac {\ sqrt {(\ delta x) ^ 2 + (\ delta y) ^ 2} } {2} $$


Intuitivt kan man forestille sig, at

$$ \ delta z = \ delta x + \ delta y $$

Dette overvurderer dog usikkerheden i $ z $. Hvis $ x $ og $ y $ ikke er korreleret, er det meget usandsynligt, at deres fejl konstruktivt tilføjer på denne måde. Det er naturligvis muligt, at $ x $ og $ y $ er korreleret, men så kræves der mere kompliceret analyse.

Kommentarer

  • Kan du give en grund (eller en henvisning til en velrenommeret kilde) til, hvorfor det er tilfældet?
  • Årsagen er, at målte størrelser typisk antages at svare til normalt fordelte tilfældige variabler, og usikkerheden er standardafvigelsen. Tilføjelse af to sådanne tilfældige variabler resulterer i en tilfældig variabel med standardafvigelse givet ved ovenstående formel. Dette kan findes i stort set enhver henvisning til eksperimentelle teknikker, såsom denne .

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *