计算机的错误计算(五十二)

news2024/10/1 1:25:50

摘要  用错数解释计算机的错误计算(五十一)中案例 \sin(2^{100}) 的错误计算原因。

        首先,由计算机的错误计算(二十七)知,错数公式是

j-k\approx m+m_1-m_2\,.

上式表示,函数值的错误数字个数 j 比自变量的错误数字个数 k 多约 m+m_1-m_2 位。其中 3个 m 符号依次表示导数、自变量以及函数值的扩展整数位数。

例1.  设 x_0=2^{100}, \, f(x)=\sin(x)\,.  这时,

x_0=2^{100}=0.1267650600228229401496703205376 \,e \,\textbf{31}, \quad\quad\quad\quad(1) 

因此,m_1=31.  而 f(x_0)\approx -0.87,\,f^{\prime}(x_0)=\cos(x_0)\approx0.49\,,  所以,m_2=m=0\,.  于是 m+m_1-m_2=31\,.

       这个 31 说明,若自变量有错误数字,那么函数值的错误数字个数要比自变量的错误数字个数多约 31位。所以,要想得到正确的有效数字,取的位数至少要31位。这时,实际上(1)中有效数字全部取到。当然,也容易验证,若将最后的数字‘6’去掉,则是错误结果。

       对于计算机的错误计算(五十一)中计算结果,由于计算过程中有效位数均未达到 31位,所以均是错误结果。

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