某间接测量量的测量公式为:f = x + y - 2z,则间接测量量f的不确定度合成公式,推导过程正确的是()A (partial f)/(partial x) = 0 (partial f)/(partial y) = 1 (partial f)/(partial z) = -2B (partial f)/(partial x) = 1 (partial f)/(partial y) = 1 (partial f)/(partial z) = -1C (partial f)/(partial x) = 1 (partial f)/(partial y) = 0 (partial f)/(partial z) = -2D (partial f)/(partial x) = 1 (partial f)/(partial y) = 1 (partial f)/(partial z) = -2
某间接测量量的测量公式为:$f = x + y - 2z$,则间接测量量f的不确定度合成公式,推导过程正确的是() A $\frac{\partial f}{\partial x} = 0$ $\frac{\partial f}{\partial y} = 1$ $\frac{\partial f}{\partial z} = -2$ B $\frac{\partial f}{\partial x} = 1$ $\frac{\partial f}{\partial y} = 1$ $\frac{\partial f}{\partial z} = -1$ C $\frac{\partial f}{\partial x} = 1$ $\frac{\partial f}{\partial y} = 0$ $\frac{\partial f}{\partial z} = -2$ D $\frac{\partial f}{\partial x} = 1$ $\frac{\partial f}{\partial y} = 1$ $\frac{\partial f}{\partial z} = -2$
题目解答
答案
我们来逐步分析并推导这个间接测量量 $ f = x + y - 2z $ 的不确定度合成公式。
第一步:理解不确定度的合成公式
对于一个间接测量量 $ f $,它是多个直接测量量的函数,比如这里是:
$f = f(x, y, z) = x + y - 2z$
假设 $ x, y, z $ 是相互独立的测量量,那么根据不确定度传播律(误差传递公式),其合成标准不确定度 $ u(f) $ 的平方为:
$u^2(f) = \left( \frac{\partial f}{\partial x} \right)^2 u^2(x) + \left( \frac{\partial f}{\partial y} \right)^2 u^2(y) + \left( \frac{\partial f}{\partial z} \right)^2 u^2(z)$
所以我们需要计算 $ f $ 对各个变量的偏导数。
第二步:逐个求偏导数
我们来分别对 $ x $、$ y $、$ z $ 求偏导:
- 对 $ x $ 求偏导:
$\frac{\partial f}{\partial x} = \frac{\partial}{\partial x}(x + y - 2z) = 1$
- 对 $ y $ 求偏导:
$\frac{\partial f}{\partial y} = \frac{\partial}{\partial y}(x + y - 2z) = 1$
- 对 $ z $ 求偏导:
$\frac{\partial f}{\partial z} = \frac{\partial}{\partial z}(x + y - 2z) = -2$
第三步:对比选项
我们来看各个选项中给出的偏导数值:
- A:$ \frac{\partial f}{\partial x} = 0 $ ❌(错误,应为1)
- B:$ \frac{\partial f}{\partial z} = -1 $ ❌(错误,应为-2)
- C:$ \frac{\partial f}{\partial y} = 0 $ ❌(错误,应为1)
- D:$ \frac{\partial f}{\partial x} = 1 $,$ \frac{\partial f}{\partial y} = 1 $,$ \frac{\partial f}{\partial z} = -2 $ ✅(全部正确)
第四步:结论
选项 D 给出的偏导数完全正确,是推导不确定度合成公式的正确前提。
最终答案:
$\boxed{D}$
解析
考查要点:本题主要考查误差传播定律的应用,即如何根据间接测量量的函数关系式,计算各变量的偏导数,进而确定不确定度的合成公式。
解题核心思路:
- 明确函数关系:写出间接测量量$f$与直接测量量$x, y, z$的函数表达式$f = x + y - 2z$。
- 求偏导数:分别对$x$、$y$、$z$求偏导数,得到各变量的灵敏系数。
- 匹配选项:将计算结果与选项对比,选出正确的偏导数组合。
破题关键点:
- 正确计算偏导数:注意系数符号(如$-2z$的导数为$-2$)。
- 区分变量独立性:假设$x, y, z$相互独立,只需逐项求导。
步骤1:写出函数表达式
间接测量量$f$的表达式为:
$f = x + y - 2z$
步骤2:对每个变量求偏导数
-
对$x$求偏导:
$\frac{\partial f}{\partial x} = \frac{\partial}{\partial x}(x + y - 2z) = 1$
(仅$x$项系数为1,其余视为常数。) -
对$y$求偏导:
$\frac{\partial f}{\partial y} = \frac{\partial}{\partial y}(x + y - 2z) = 1$
(仅$y$项系数为1,其余视为常数。) -
对$z$求偏导:
$\frac{\partial f}{\partial z} = \frac{\partial}{\partial z}(x + y - 2z) = -2$
(仅$-2z$项系数为$-2$,其余视为常数。)
步骤3:对比选项
- 选项D的偏导数为:
$\frac{\partial f}{\partial x} = 1, \quad \frac{\partial f}{\partial y} = 1, \quad \frac{\partial f}{\partial z} = -2$
完全符合计算结果。