Virhearviointi. Fysiikassa on tärkeää tietää tulosten tarkkuus.

Samankaltaiset tiedostot
Mittaustekniikka (3 op)

Differentiaali- ja integraalilaskenta

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

Differentiaalilaskennan tehtäviä

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

761121P-01 FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 1. Oulun yliopisto Fysiikan tutkinto-ohjelma Kevät 2016

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 4: Ketjusäännöt ja lineaarinen approksimointi

Muutoksen arviointi differentiaalin avulla

Suositus puutavaran tukkimittarimittauksessa käytettävän tyvisylinterin pituudeksi ja tarkastusmittauksen mittaussuunnaksi.

PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA

Estimointi. Vilkkumaa / Kuusinen 1

Mittaustulosten tilastollinen käsittely

Mittausepävarmuuden laskeminen

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Mittausjärjestelmän kalibrointi ja mittausepävarmuus

Puutavaran tukkimittarimittauksessa käytettävä tyvisylinterin pituus ja tarkastusmittauksen mittaussuunta

PERUSMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

Kojemeteorologia (53695) Laskuharjoitus 1

PHYS-A1110 Laboratoriotyöosuus. Vastaava opettaja Jani Sainio puh: huone 138 (OK 4A)

0.3 LOPPUTULOKSEN ESITTÄMISTARKKUUS

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Datan käsittely. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

PERUSMITTAUKSIA. 1. Työn tavoitteet. 1.1 Mittausten tarkoitus

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Jatkuvat satunnaismuuttujat

t osatekijät vaikuttavat merkittävästi tuloksen epävarmuuteen Mittaustulosten ilmoittamiseen tulee kiinnittää kriittistä

PERUSMITTAUKSIA. 1. Työn tavoitteet. 1.1 Mittausten tarkoitus

MTTTP5, luento Otossuureita ja niiden jakaumia (jatkuu)

A-osa. Ratkaise kaikki tämän osan tehtävät. Tehtävät arvostellaan pistein 0-6. Taulukkokirjaa saa käyttää apuna, laskinta ei.

Otoskeskiarvo on otossuure, jonka todennäköisyysjakauma tiedetään. Se on normaalijakauma, havainnollistaminen simuloiden

riippumattomia ja noudattavat samaa jakaumaa.

Lämpötila Lämpölaajeneminen Ideaalikaasu. Luku 17

(b) Tunnista a-kohdassa saadusta riippuvuudesta virtausmekaniikassa yleisesti käytössä olevat dimensiottomat parametrit.

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Mallit laskuharjoitukseen 3 /

Ch 12-4&5 Elastisuudesta ja lujuudesta

Fysiikan laboratoriotyöt 1, työ nro: 2, Harmoninen värähtelijä

dx=5&uilang=fi&lang=fi&lvv=2014

ASUINKERROSTALON ÄÄNITEKNISEN LAADUN ARVIOINTI. Mikko Kylliäinen

Virheen arviointia

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Otoskoko 107 kpl. a) 27 b) 2654

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

BM20A5840 Usean muuttujan funktiot ja sarjat Harjoitus 1, Kevät 2018

/1. MTTTP1, luento Normaalijakauma (jatkoa) Olkoon Z ~ N(0, 1). Määritellään z siten, että P(Z > z ) =, graafisesti:

Henkilötunnus Sukunimi Etunimet

Talousmatematiikan perusteet: Luento 7. Derivointisääntöjä Yhdistetyn funktion, tulon ja osamäärän derivointi Suhteellinen muutosnopeus ja jousto

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Kemometriasta. Matti Hotokka Fysikaalisen kemian laitos Åbo Akademi

Regressioanalyysi. Kuusinen/Heliövaara 1

Matematiikan perusteet taloustieteilij oille I

Työ 31A VAIHTOVIRTAPIIRI. Pari 1. Jonas Alam Antti Tenhiälä

Radioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty.

PRELIMINÄÄRIKOE. Lyhyt Matematiikka

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Derivaatan sovelluksia

Käytännöt, työselostuksen rakenne ja mittaustulosten käsittely

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 4: Ketjusäännöt ja lineaarinen approksimointi

Korrelaatiokertoinen määrittely 165

/1. MTTTP5, luento Normaalijakauma (jatkuu) Binomijakaumaa voidaan approksimoida normaalijakaumalla

MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Käytetään satunnaismuuttujaa samoin kuin tilastotieteen puolella:

Mittaustuloksen esittäminen Virhetarkastelua. Mittalaitetekniikka NYMTES 13 Jussi Hurri syksy 2014

/1. MTTTP1, luento Normaalijakauma (kertausta) Olkoon Z ~ N(0, 1). Määritellään z siten, että P(Z > z ) =, graafisesti:

Talousmatematiikan perusteet: Luento 8. Tulon ja osamäärän derivointi Suhteellinen muutosnopeus ja jousto

Torsioheiluri IIT13S1. Selostuksen laatija: Eerik Kuoppala. Ryhmä B3: Eerik Kuoppala G9024 Petteri Viitanen G8473

Ylioppilastutkintolautakunta S tudentexamensnämnden

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 2: Usean muuttujan funktiot

Harjoitus 9: Excel - Tilastollinen analyysi

, tuottoprosentti r = X 1 X 0

Hämeenlinna Jari Lindblad Jukka Antikainen

TEHTÄVIEN RATKAISUT N = 1,40 N -- 0,84 N = 0,56 N. F 1 = p 1 A = ρgh 1 A. F 2 = p 2 A = ρgh 2 A

Taajuusmittauskilpailu Hertsien herruus Mittausraportti

9. laskuharjoituskierros, vko 12-13, ratkaisut

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

5. Numeerisesta derivoinnista

On määritettävä puupalikan ja lattian välinen liukukitkakerroin. Sekuntikello, metrimitta ja puupalikka (tai jääkiekko).

/1. MTTTP5, luento Normaalijakauma (jatkuu) Binomijakaumaa voidaan approksimoida normaalijakaumalla

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 6: Ääriarvojen luokittelu. Lagrangen kertojat.

Derivaatta: funktion approksimaatio lineaarikuvauksella.

Numeerinen analyysi Harjoitus 1 / Kevät 2017

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) Luento 2: Usean muuttujan funktiot

805306A Johdatus monimuuttujamenetelmiin, 5 op

1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla

Mittaustulosten käsittely

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2017 Insinöörivalinnan matematiikan koe , Ratkaisut (Sarja A)

jakokulmassa x 4 x 8 x 3x

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ

Antti Rasila. Kevät Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto. Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0204 Kevät / 16

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 7: Pienimmän neliösumman menetelmä ja Newtonin menetelmä.

Preliminäärikoe Tehtävät A-osio Pitkä matematiikka kevät 2016 Sivu 1 / 4

Tilastolliset jakaumat, niiden esittäminen ja tunnusluvut

Transkriptio:

Virhearviointi Fysiikassa on tärkeää tietää tulosten tarkkuus.

Virhelajit A. Tilastolliset virheet= satunnaisvirheet, joita voi arvioida tilastollisin menetelmin B. Systemaattiset virheet = virheet, joita ei voi käsitellä tilastomenetelmin ( kalibrointivirheet, inhimilliset virheet, menetelmiin ja olosuhteisiin liittyvät virheet

1. Tilastollisen satunnaisvirheen eliminointi toistamalla mittausta Olkoon suureen todellinen arvo x Mittaustuloksissa esiintyy satunnaista hajontaa molempiin suuntiin Gaussin käyrän mukaisesti On selvää, mittaussarjan keskiarvo µ on lähellä suureen todellista arvoa x, koska keskiarvossa eri suuntiin tapahtuvat satunnaisvirheet kumoavat toisensa Kysymys: Kuinka tarkka on mittaussarjan keskiarvolla tapahtuva muuttujan todellisen arvon määritys?

Virherajat / mittaussarja Olkoon mittaussarjan mittaustulosten keskihajonta s Tällöin teorian mukaan n mittauksen sarjojen keskiarvojen keskihajonta σ x on s x 95 % todennälöisyydellä todellinen arvo x on välillä n s s x n n

Kattavuuskerroin perustuu normaalijakauman (ja Studentin jakauman) ominaisuuksiin 68 % arvoista on keskihajonnan säteellä keskiarvosta 95 % arvoista on * keskihajonnan säteellä.

Esim: Putoamiskiihtyvyys mitataan 10 kertaa. Tuloksissa on satunnaista hajontaa: 9.80 9.79 9.85 9.81 9.74 9.85 9.80 9.86 9.77 9.75 Laske g virherajoineen. Excel Vastaus on keskiarvo: g = 9.80 m/s Virhemariginaali on : g s n 0.04 10 0,07 m s g = (9.81± 0,0) m/s

. Regressioanalyysi Yleisimmät mallit: Linear y ax b Exponential bx y ae Power: b y ax Polynomial y ax bx c

1. Lineaarinen regressiomalli y ax b Periaate: Löydetäänsellainen a ja b että mallista laskettujen ja mitattujen y-arvojen erotusten neliösumma on minimissään Esim.: x 1.0 1.5.0.5.0.5 y 4.5 4.8 4. 4.5 4.9 44. Minimoidaan (a*1+ b-4.5) + (a*1.5+ b-4.8) + (a*+ b-4.) + (a*.5+ b-4.8) + (a*+ b-4.9) + (a*.5+ b-44.) Kuvassa residuaalit eli erotukset.

1. LINEST - funktio Excel funktio LINEST on moniarvoinen funktio, joka laskee parametrit a ja b ja niiden keskivirheet x- solualueelle. Parametrien a ja b keskivirheet ovat niiden keskihajontoja olettaen että residuaalit johtuvat satunnaisista mittausvirheistä. Parametrien a ja b virhemariginaaleina annetaan x niiden keskivirheet.

Muita malleja jotka voidaan linearisoida LINEST funktiota voi käyttää myös muiden kuin lineaaristen mallien yhteydessä, kun ne on ensin linearisoitu muuttujan vaihdoksella MALLI MUUNNOS LINEAARINEN MALLI y = a e bx Y - > lny lny = lna + b x y = a x + b X -> x y = a x + b

KOKONAIS- DIFFERENTIAALI FUNKTION VIRHEEN ARVIOINNISSA

Absoluuttinen ja suhteellinen virhe Virhe ilmaistuna absoluuttisena virheenä x: x (.15 0.05)m Virhe ilmaistuna suhteellisena virheenä x/x : x.15m.4% x x 0.05m.15m 100%.% Esim. Virtamittarin tarkkuus on ilmaistu suhteellisena virheenä.

Yhden muuttujan funktion virhe Funktion virhe = derivaatta * muuttujan virhe f f '( x) x

Esim: Määritetään pallon tilavuus mittaamalla sen halkaisija. Mittaustulos on d = (1.5 ± 0.) cm Pallon tilavuus V 1 d 6 1 (1.5cm) 6 10.7cm Tilavuuden absoluuttinen virhe V V '( d) d 1 d d 1 (1.5cm) 0.cm 49.1cm Tulos: V = (10± 50) cm

Monen muuttujan funktion virhe f f ( x, y, z) f f f f x y z x y z Osittaisderivaatat

Esim.: Tiheys: 1 4 Sylinterin tiheys määritetään mittaamalla sen massa m, pohjan halkaisija d ja korkeus h: m = (9.45 ± 0.05) g, d = 1.50 ± 0.0) cm and h = 5.00 ± 0.04) cm m d h 4m d h 49.45g (1.5cm) 5.0cm 10.46 g cm Tiheydeb absoluuttinen virhe: m d h m d h 4 8m 4m m d h d h d h d h 4 89.45 49.45 0.05 0.0 0.04 0. 7 1.5 5 15 5 1.5 5 g cm Tulos: tiheys ρ = (10.5± 0.4) g/cm

Osittaisderivaatat saa helposti Online- laskurilla wolframalpha.com

Esim: Määritetään pallon tilavuus mittaamalla sen halkaisija. Mittaustulos on d = (1.5 ± 0.) cm Pallon tilavuus 1 V d 6 10 cm d d Halkaisijan suhteellinen virhe 0.016 1.6% 0. 1.5 => Tilavuuden suhteellinen virhe = *1.6% = 4.8 % Tilavuuden absoluuttinen virhe = 4.8%*10 cm = 49.1 cm Tulos: V = (10± 50) cm

SUHTEELLISEN VIRHEEN MENETELMÄ

Suhteellisen virheen menetelmä Sopii funktioille, joissa on vain kerto, jako ja potenssilaskuja Funktion suhteellinen virhe on muuttujien suhteellisten virheiden summa, jossa painokertoimina ovat muuttujan potenssit funktion lausekkeessa. Sovellettuna funktioon: m d 1 4 h m m d h 0.45 0.0 0.04 0.040 d h 9.45 1.5 5 4.0% Tulos: ρ = 10.5 g/cm ± 4% DERIVOINTIIN VERRATTUNA PALJON HELPOMPI TAPA! 4% tiheydestä 10.5 = 0.4 g/cm

Perustelu suhteellisen virheen menetelmälle z y x g z y x g ln ln ln ln Kaava: x x f f ) '( z z y y x x g g z z y y x x g g Worst case scenario

Tulosten oikea esitysmuoto. Mitkä ovat virheellisiä esitystapoja, mitkä oikeita? a) 7.78 g ± 0.1 g b) 8.6 m ± 0.0 m c) (7.9 ± ) N d) 7.6 ± 0. m e) 0.0 mm ± 0.4 mm