有效数字
简单的规则是这样的:
所有非零数字都是有效的;
非零数字间的零都是有效的;
前缀零始终无效;
对于需要小数点的数,后缀零(最后一个非零数字后的零)是有效的;
对于不需要小数点的数,后缀零可能有效也可能无效。需要根据额外的符号或者误差信息决定。所有非零数字都有效。例如 91 有两位有效数字(9 和 1),而 123.45 有五位有效数字(1、2、3、4、5)。
两个非零数字之间的零都有效。例如 101.1203 有七位有效数字(1、0、1、1、2、0、3)。
开头的零始终无效。例如 0.00052 只有两位有效数字(5 和 2)。
包含小数点的数中,结尾的零是有效的。例如 12.2300 有六位有效数字(1、2、2、3、0、0),而 0.000122300 也只有六位有效数字(1 前面的 0 都无效),120.00 则有五位。这一规则是因为小数里结尾的零可以明确精度。例如在精确到小数点后四位(0.0001)进行度量时,如果仅给出 12.23 的结果,可能会被误解为测量时只精确到小数点后两位,而给出 12.2300 的结果,则可以明确有小数点后四位的精度(例子中的结果有六位有效数字)。
针对不包含小数点的数,结尾的零是否是有效数字可以有不同的理解。例如仅给出 1300,我们无法得知它是精确到了最小单位(只是恰巧是 100 的倍数),还是在百位或者十位做了舍入。有很多做法可以消除歧义:
在最后一个有效数字上划线。被标记的数字之后,所有结尾的零都不是有效数字。例如
13
0
¯
0
{\displaystyle 13{\overline {0}}0}
表示有三位有效数字,精确到十位;
类似的也有加下划线的做法,比如
2
0
_
00
{\displaystyle 2{\underline {0}}00}
表示有两位有效数字,精确到百位;
如果在数字后面加上小数点,可以表示精确到个位。例如 100. 就有三位有效数字;
数字与计量单位结合时,可以通过选择不同的前缀避免歧义。例如表示质量时,1300克的精度是有歧义的,而换成1.3千克则无歧义,有两位有效数字。不过很多时候人们并不使用这些消歧义的做法,后缀的零是否属于有效数字只能从上下文分辨。需要时也可以直接标明有效数字位数,比如可以写“20000(两位有效数字)”。
科学记数法
大多数情况下,使用科学记数法的数也可以使用上述规则判别有效数字。不过正规化形式的科学记数法没有前缀和后缀的零,所有数字都是有效的。比如 0.00012(两位有效数字)会被记作
1.2
×
10
−
4
{\displaystyle 1.2\times 10^{-4}}
,0.00122300(六位有效数字)会被记作
1.22300
×
10
−
3
{\displaystyle 1.22300\times 10^{-3}}
。后缀零都是有效的,没有歧义。例如 1300 在有四位有效数字时,会被记作
1.300
×
10
3
{\displaystyle 1.300\times 10^{3}}
,而如果只有两位有效数字,则会被记作
1.3
×
10
3
{\displaystyle 1.3\times 10^{3}}
。
因此,科学记数法中,尾数也被称作有效数。