题目
在相同的观测条件下,对某段距离进行三次观测,观测值分别为:11.322m,11.324m,11.320m。试求:(1)该距离算术平均值( )m(备注:注意单位是m,括号内只写数字); (2)各段距离的改正数为( )mm、( )mm、( )mm; (备注:改正数的单位是mm,括号内只写数字,如:1或-1,正号省略不写)(3)距离观测值的中误差±( )mm(备注:改正数的单位是mm,取整数);(4)算术平均值的中误差±( )mm(备注:改正数的单位是mm,取两位小数); (5)算术平均值的相对中误差( ); (备注:注意相对中误差的形式)
在相同的观测条件下,对某段距离进行三次观测,观测值分别为:11.322m,11.324m,11.320m。试求: (1)该距离算术平均值( )m(备注:注意单位是m,括号内只写数字); (2)各段距离的改正数为( )mm、( )mm、( )mm; (备注:改正数的单位是mm,括号内只写数字,如:1或-1,正号省略不写)(3)距离观测值的中误差±( )mm(备注:改正数的单位是mm,取整数); (4)算术平均值的中误差±( )mm(备注:改正数的单位是mm,取两位小数); (5)算术平均值的相对中误差( ); (备注:注意相对中误差的形式)
题目解答
答案
1. 算术平均值为:
\[
\bar{L} = \frac{11.322 + 11.324 + 11.320}{3} = 11.322\,\text{m}
\]
2. 改正数为:
\[
v_1 = 0\,\text{mm}, \quad v_2 = 2\,\text{mm}, \quad v_3 = -2\,\text{mm}
\]
3. 观测值中误差:
\[
m = \sqrt{\frac{0^2 + 2^2 + (-2)^2}{2}} = 2\,\text{mm}
\]
4. 算术平均值中误差:
\[
m_{\bar{L}} = \frac{2}{\sqrt{3}} \approx 1.15\,\text{mm}
\]
5. 相对中误差:
\[
K = \frac{1.15}{11322} \approx \frac{1}{9845}
\]
答案:
(1) 11.322
(2) 0;2;-2
(3) ±2
(4) ±1.15
(5) 1/9845
解析
本题主要考察测量学中算术平均值、改正数、中误差以及相对中误差的计算。解题思路如下:
- 计算算术平均值:算术平均值是所有观测值的总和除以观测次数。设观测值为$L_i$($i = 1,2,\cdots,n$),观测次数为$n$,则算术平均值$\bar{L}=\frac{\sum_{i = 1}^{n}L_i}{n}$。
- 计算各观测值的改正数:改正数$v_i$等于算术平均值$\bar{L}$减去观测值$L_i$,即$v_i=\bar{L}-L_i$。
- 计算观测值的中误差:根据贝塞尔公式,观测值的中误差$m = \pm\sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n}v_i^2}{n - 1}}$。
- 计算算术平均值的中误差:算术平均值的中误差$m_{\bar{L}}=\frac{m}{\sqrt{n}}$。
- 计算算术平均值的相对中误差:相对中误差$K=\frac{m_{\bar{L}}}{\bar{L}}$,通常写成$1/N$的形式。
下面进行详细计算:
- 计算算术平均值:
已知观测值$L_1 = 11.322m$,$L_2 = 11.324m$,$L_3 = 11.320m$,观测次数$n = 3$。
根据公式$\bar{L}=\frac{\sum_{i = 1}^{n}L_i}{n}$,可得:
$\bar{L}=\frac{11.322 + 11.324 + 11.320}{3}=\frac{33.966}{3}=11.322m$ - 计算各观测值的改正数:
- $v_1=\bar{L}-L_1=11.322 - 11.322 = 0m = 0mm$
- $v_2=\bar{L}-L_2=11.322 - 11.324=-0.002m=-2mm$
- $v_3=\bar{L}-L_3=11.322 - 11.320 = 0.002m = 2mm$
- 计算观测值的中误差:
将$v_1 = 0mm$,$v_2 = -2mm$,$v_3 = 2mm$,$n = 3$代入贝塞尔公式$m = \pm\sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n}v_i^2}{n - 1}}$,可得:
$m = \pm\sqrt{\frac{0^2 + (-2)^2 + 2^2}{3 - 1}}=\pm\sqrt{\frac{0 + 4 + 4}{2}}=\pm\sqrt{4}=\pm2mm$ - 计算算术平均值的中误差:
将$m = 2mm$,$n = 3$代入公式$m_{\bar{L}}=\frac{m}{\sqrt{n}}$,可得:
$m_{\bar{L}}=\frac{2}{\sqrt{3}}\approx1.15mm$ - 计算算术平均值的相对中误差:
将$m_{\bar{L}} = 1.15mm = 0.00115m$,$\bar{L}=11.322m$代入公式$K=\frac{m_{\bar{L}}}{\bar{L}}$,可得:
$K=\frac{0.00115}{11.322}\approx\frac{1}{9845}$