Discussione:
Questioni di precisione
(troppo vecchio per rispondere)
s***@gmail.com
2014-08-13 16:42:59 UTC
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Data la formula

http://it.tinypic.com/r/2em3nn9/8

in cui

R è il raggio della Terra

h = 1000 m
v = 100 Km/h
g = 9,8 m/s^2

è richiesto di calcolare il risultato
con "la precisione con cui sono stati forniti i dati".

Per rispondere a questo quesito prima di tutto
voglio trasformare i Km/h in m/s.

Ho un primo dubbio: quante cifre decimali devo usare
per esprimere il quoziente 100/3,6 ?

Scusatemi per la banalità del quesito,
sono superficiale e nel corso degli anni
non mi sono mai posto questo genere di problema.

Adesso voglio capire.

Grazie per i vostri suggerimenti.

André
Giorgio Bibbiani
2014-08-13 17:01:46 UTC
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Post by s***@gmail.com
Data la formula
http://it.tinypic.com/r/2em3nn9/8
in cui
R è il raggio della Terra
Quindi R = 6370 km, con un errore dell'ordine di 10 km.
Post by s***@gmail.com
h = 1000 m
v = 100 Km/h
g = 9,8 m/s^2
è richiesto di calcolare il risultato
con "la precisione con cui sono stati forniti i dati".
Per rispondere a questo quesito prima di tutto
voglio trasformare i Km/h in m/s.
Ho un primo dubbio: quante cifre decimali devo usare
per esprimere il quoziente 100/3,6 ?
Il risultato cercato e':

(1) sqrt(2 g R^2 / (R + h) + v^2),

vogliamo esprimerlo con al massimo 2 cifre significative,
allora R + h si puo' approssimare con R entro la precisione
richiesta, quindi la (1) diventa:

(2) sqrt(2 g R + v^2),

analogamente v^2 e' trascurabile rispetto a 2 g R entro la
precisione richiesta, quindi il termine v^2 si puo' tralasciare,
in definitiva otteniamo il risultato:

(3) sqrt(2 g R) = 11000 m/s,

approssimato a 2 cifre significative.

Ciao
--
Giorgio Bibbiani
s***@gmail.com
2014-08-13 17:45:07 UTC
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Post by Giorgio Bibbiani
(1) sqrt(2 g R^2 / (R + h) + v^2),
vogliamo esprimerlo con al massimo 2 cifre significative,
h = 1000 m => 4 cifre significative
v = 100 Km/h => 3 cifre significative
g = 9,8 m/s^2 => 2 cifre significative
R = 6370 => 4 cifre significative

min{4,3,2} = 2 -> uso 2 cifre significative, ok
Post by Giorgio Bibbiani
allora R + h si puo' approssimare con R entro la precisione
richiesta,
R+h = 6371 Km

siccome devo usare 2 cifre significative,
mi curo delle 2 cifre più significative: la prima e la seconda da sx
quindi senz'altro uso 6370 in luogo di 6371, ok
Post by Giorgio Bibbiani
(2) sqrt(2 g R + v^2),
ok
Post by Giorgio Bibbiani
analogamente v^2 e' trascurabile rispetto a 2 g R entro la
precisione richiesta,
ok
Post by Giorgio Bibbiani
quindi il termine v^2 si puo' tralasciare,
(3) sqrt(2 g R) = 11000 m/s,
approssimato a 2 cifre significative.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani
Giorgio Bibbiani
2014-08-13 18:17:47 UTC
Permalink
Post by s***@gmail.com
h = 1000 m => 4 cifre significative
In base alla convenzione che conosco,
1 cifra significativa, come si vede scrivendo il
numero in notazione esponenziale: 1 * 10^3,
con 4 cifre significative si sarebbe invece scritto:
1.000 * 10^3.
Post by s***@gmail.com
v = 100 Km/h => 3 cifre significative
1 cifra significativa: 1 * 10^2.
Post by s***@gmail.com
g = 9,8 m/s^2 => 2 cifre significative
Si': 9,8 * 10^1.
Post by s***@gmail.com
R = 6370 => 4 cifre significative
3 cifre significative: 6.37 * 10^3.
Post by s***@gmail.com
min{4,3,2} = 2 -> uso 2 cifre significative, ok
In realta' 2 perche' h e v, che hanno 1 cifra significativa,
si dimostrano trascurabili, e nella formula approssimata
e' g a determinare la precisione del risultato.
Post by s***@gmail.com
Post by Giorgio Bibbiani
allora R + h si puo' approssimare con R entro la precisione
richiesta,
R+h = 6371 Km
siccome devo usare 2 cifre significative,
mi curo delle 2 cifre più significative: la prima e la seconda da sx
quindi senz'altro uso 6370 in luogo di 6371, ok
Con 2 cifre significative si approssimerebbe a 6400.

Nota: mi sembra che il risultato del calcolo sia la "velocita' di fuga"
che si dovrebbe imprimere a un p.m. che partisse da un'altezza h
rispetto al suolo della Terra idealmente sferica e priva di atmosfera
perche' molto lontano da Terra avesse ancora velocita' v...

Ciao
--
Giorgio Bibbiani
Giorgio Bibbiani
2014-08-13 19:16:31 UTC
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Post by Giorgio Bibbiani
Post by s***@gmail.com
g = 9,8 m/s^2 => 2 cifre significative
Si': 9,8 * 10^1.
Correggo un lapsus: 9.8 * 10^0,
sempre con 2 cifre significative.
--
Giorgio Bibbiani
Giorgio Pastore
2014-08-13 22:08:18 UTC
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Post by Giorgio Bibbiani
h = 1000 m => 4 cifre significative
In base alla convenzione che conosco,
1 cifra significativa, come si vede scrivendo il
numero in notazione esponenziale: 1 * 10^3,
In realtà se il numero e' dato in virgola fissa e' assolutamente ambiguo
(== non definito) il significato degli zeri finali e quindi non puoi
concludere 1000 = 1 10^3.

Per un problema dato in questa forma meglio considerare 1000 => 4 cifre
significative. E, viste le differenze di opinioni, motivarlo.

Giorgio
Giorgio Bibbiani
2014-08-14 06:06:44 UTC
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Post by Giorgio Pastore
Post by Giorgio Bibbiani
h = 1000 m => 4 cifre significative
In base alla convenzione che conosco,
1 cifra significativa, come si vede scrivendo il
numero in notazione esponenziale: 1 * 10^3,
In realtà se il numero e' dato in virgola fissa e' assolutamente
ambiguo (== non definito) il significato degli zeri finali e quindi
non puoi concludere 1000 = 1 10^3.
Per un problema dato in questa forma meglio considerare 1000 => 4
cifre significative. E, viste le differenze di opinioni, motivarlo.
OK, io ero rimasto :-( alla convenzione di Bevington secondo cui
con 4 c.s. il numero si sarebbe dovuto scrivere ad es. con il punto
decimale (1000.), ma vedo che ad es. wiki inglese concorda
esattamente con quanto scrivi, grazie per la spiegazione :-).

Ciao
--
Giorgio Bibbiani
Giorgio Bibbiani
2014-08-14 06:20:12 UTC
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Post by Giorgio Pastore
Per un problema dato in questa forma meglio considerare 1000 => 4
cifre significative. E, viste le differenze di opinioni, motivarlo.
A proposito, per l'OP, ovviamente nel risultato del calcolo non
cambia nulla, dato che quel valore di h va sommato a R che
ha un errore che e' dell'ordine di 10 h...

Ciao
--
Giorgio Bibbiani
Franco
2014-08-13 19:16:00 UTC
Permalink
Post by s***@gmail.com
Data la formula
http://it.tinypic.com/r/2em3nn9/8
in cui
R è il raggio della Terra
h = 1000 m
v = 100 Km/h
g = 9,8 m/s^2
è richiesto di calcolare il risultato
con "la precisione con cui sono stati forniti i dati".
Per rispondere a questo quesito prima di tutto
voglio trasformare i Km/h in m/s.
Ho un primo dubbio: quante cifre decimali devo usare
per esprimere il quoziente 100/3,6 ?
Scusatemi per la banalità del quesito,
sono superficiale e nel corso degli anni
non mi sono mai posto questo genere di problema.
A me piace di più fare i conti intermedi con più cifre di quelle
richieste, per evitare errori numerici e di arrotondamento, poi
analizzare la funzione e fare il conto della propagazione
dell'incertezza.
--
Wovon...
Elio Fabri
2014-08-17 19:41:52 UTC
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Post by s***@gmail.com
Data la formula
http://it.tinypic.com/r/2em3nn9/8
in cui
R è il raggio della Terra
h = 1000 m
v = 100 Km/h
g = 9,8 m/s^2
è richiesto di calcolare il risultato
con "la precisione con cui sono stati forniti i dati".
Per rispondere a questo quesito prima di tutto
voglio trasformare i Km/h in m/s.=20
Ho un primo dubbio: quante cifre decimali devo usare
per esprimere il quoziente 100/3,6 ?
Scusatemi per la banalità del quesito,
sono superficiale e nel corso degli anni
non mi sono mai posto questo genere di problema.
Adesso voglio capire.
Guardando la discussione che ne è seguita ti sarai reso conto che il
quesito non è affatto banale.
E non hai ancora letto quello che ho da dire io...
Non perché sia particolarmente autorevole, ma perché butterà all'aria
un po' di certezze e di regole catechistiche :-)

Dico subito che a me già il concetto di "cifre significative" spinge a
mettere mano alla pistola...
Non perché sia insensato o errato in sé, ma per il modo asssurdo come
viene usato di regola.
Per es. come mostra d'intenderlo l'anonimo autore di quel problema.

Se dico ad es. che la costante di Planck è nota con 8 cifre
significative, e quella di gravitazione neanche con 5, sto dando
un'informazione significativa :) che indica quanto sia più difficile
una misura precisa della seconda.
La convenzione secondo cui quando si scrive un dato numerico senza
indicazione della sua incertezza, è da assumere che questa sia
dell'ordine dell'ultima cifra scritta, è un po' grossolana, ma
sicuramente utile in molti casi.

Invece la regola catechistica secondo cui nei calcoli non bisogna
tenere più cifre di quante ne abbia il peggiore dei dati del problema,
detta così è un'emerita stupidaggine, per varie ragioni che sono gà
emerse dalla discussione.
Appena un po' meno stupida è la regola più debole che *il risultato*
debba essere dato ecc.
Post by s***@gmail.com
A me piace di più fare i conti intermedi con più cifre di quelle
richieste, per evitare errori numerici e di arrotondamento, poi
analizzare la funzione e fare il conto della propagazione
dell'incertezza.
e che condivido pienamnete, a parte l'ultima riga.
Semplicemente perché non sono sicuro di capire che cosa intende.

All'argomento dedicai uno scritto un bel po' di anni fa:
http://www.df.unipi.it/~fabri/sagredo/articoli/eldatsp.pdf
ma credo che nessuno l'abbia preso nella benché minima
considerazione.
(Però nessuno mi ha meppure criticato o confutato, e io resto del mio
parere...)

Un motivo di fondo perché le "cifre significative" possono essere una
stupidaggine, è questo: secondo voi, se scrivo 0.99 quante cifre
significative ho dato? E se scrivo 1.01?
Se mi rispondete "due nel primo caso, tre nel secondo", nel momento
steso in cui lo dite o lo scrivete, vi rendete conto
dell'insensatezza.
Nel primo caso è sottintesa un'incertezza relativa di 1/99, nel
secondo di 1/101, ossia praticamente la stessa.
Ma se applicate bovinamente la regola del "numero di cifre
significative", in un calcolo che contenga il primo dato terrete due
cifre, in uno che contenga il secondo dato ne terrete tre :-(

Mi fermo qua perché mi manca il tempo.
--
Elio Fabri
Erminio Ottone
2014-08-18 06:38:25 UTC
Permalink
Elio Fabri wrote:

cut
Post by Elio Fabri
Mi fermo qua perché mi manca il tempo.
Per fortuna gli manca tempo, o il cervello ?

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