题目
对x测量1次,若其误差服从均匀分布,标准不确定度为u(x),则其真值在x±u(x)范围内的概率为:A. 68.3%B. 95%C. 99%D. 57.7%
对x测量1次,若其误差服从均匀分布,标准不确定度为u(x),则其真值在x±u(x)范围内的概率为:
A. 68.3%
B. 95%
C. 99%
D. 57.7%
题目解答
答案
D. 57.7%
解析
考查要点:本题主要考查均匀分布的概率计算,以及标准不确定度与分布区间的关系。
解题核心:明确标准不确定度在均匀分布中的定义,即标准不确定度 $u(x)$ 是半宽度 $a$ 的 $\frac{1}{\sqrt{3}}$ 倍,从而推导出真值落在 $x \pm u(x)$ 范围内的概率。
关键点:
- 均匀分布的概率密度函数为常数,概率计算依赖于区间长度与总范围的比值。
- 标准不确定度 $u(x)$ 与半宽度 $a$ 的关系为 $u(x) = \frac{a}{\sqrt{3}}$,因此总范围为 $2a = 2u(x)\sqrt{3}$。
步骤1:确定均匀分布的参数
误差服从均匀分布,其概率密度函数为:
$f(e) = \begin{cases} \frac{1}{2a}, & -a \leq e \leq a, \\ 0, & \text{其他}. \end{cases}$
其中,$a$ 是半宽度。根据标准不确定度的定义,标准不确定度 $u(x) = \frac{a}{\sqrt{3}}$,因此半宽度 $a = u(x)\sqrt{3}$。
步骤2:计算概率区间
题目要求真值在 $x \pm u(x)$ 范围内,即误差 $e$ 满足 $-u(x) \leq e \leq u(x)$。
该区间的长度为 $2u(x)$,而均匀分布的总范围为 $2a = 2u(x)\sqrt{3}$。
步骤3:计算概率
均匀分布的概率等于区间长度与总范围的比值:
$P = \frac{2u(x)}{2a} = \frac{u(x)}{a} = \frac{u(x)}{u(x)\sqrt{3}} = \frac{1}{\sqrt{3}} \approx 0.577 = 57.7\%$