题目
2.计算题一个三角形测得底边b=50.00±0.02m,h=20.00±0.01m,求三角形面积及其中误差?
2.计算题
一个三角形测得底边b=50.00±0.02m,h=20.00±0.01m,求三角形面积及其中误差?
题目解答
答案
三角形面积公式为 $ S = \frac{1}{2} b h $。已知 $ b = 50.00 \pm 0.02 $ m,$ h = 20.00 \pm 0.01 $ m,计算得:
1. **计算面积**:
\[
S = \frac{1}{2} \times 50.00 \times 20.00 = 500.00 \text{ 平方米}
\]
2. **计算中误差**:
利用误差传播定律,面积中误差 $ m_S $ 为:
\[
m_S = \sqrt{\left( \frac{\partial S}{\partial b} m_b \right)^2 + \left( \frac{\partial S}{\partial h} m_h \right)^2}
\]
其中,$ \frac{\partial S}{\partial b} = 10.00 $,$ \frac{\partial S}{\partial h} = 25.00 $,$ m_b = 0.02 $ m,$ m_h = 0.01 $ m。代入得:
\[
m_S = \sqrt{(10.00 \times 0.02)^2 + (25.00 \times 0.01)^2} = \sqrt{0.04 + 0.0625} \approx 0.32 \text{ 平方米}
\]
**答案**:三角形面积为 $\boxed{500.00 \pm 0.32}$ 平方米。
解析
考查要点:本题主要考查三角形面积的计算及误差传播定律的应用,涉及测量学中误差合成的基本方法。
解题核心思路:
- 面积计算:直接应用三角形面积公式 $ S = \frac{1}{2} b h $。
- 误差计算:利用误差传播定律,将底边和高的误差按偏导数传播到面积中误差,公式为:
$m_S = \sqrt{\left( \frac{\partial S}{\partial b} m_b \right)^2 + \left( \frac{\partial S}{\partial h} m_h \right)^2}$
破题关键点:
- 偏导数的计算:明确面积对底边和高的偏导数分别为 $\frac{\partial S}{\partial b} = \frac{h}{2}$ 和 $\frac{\partial S}{\partial h} = \frac{b}{2}$。
- 误差合成:正确代入偏导数和已知误差,计算平方和的平方根。
1. 计算三角形面积
根据公式 $ S = \frac{1}{2} b h $,代入 $ b = 50.00 \, \text{m} $ 和 $ h = 20.00 \, \text{m} $:
$S = \frac{1}{2} \times 50.00 \times 20.00 = 500.00 \, \text{平方米}$
2. 计算面积中误差
步骤1:求偏导数
- 对底边 $ b $ 的偏导数:$\frac{\partial S}{\partial b} = \frac{h}{2} = \frac{20.00}{2} = 10.00$
- 对高 $ h $ 的偏导数:$\frac{\partial S}{\partial h} = \frac{b}{2} = \frac{50.00}{2} = 25.00$
步骤2:代入误差传播公式
已知 $ m_b = 0.02 \, \text{m} $,$ m_h = 0.01 \, \text{m} $,代入公式:
$m_S = \sqrt{(10.00 \times 0.02)^2 + (25.00 \times 0.01)^2} = \sqrt{0.04 + 0.0625} = \sqrt{0.1025} \approx 0.32 \, \text{平方米}$