Mục lục bài họcĐang ở d01-b1
← IGCSE Mathematics
0/27 bài đã học xong
Chương 1 · Number · Bài 1/3 của chương · bài 1/27 của IGCSE Mathematics

Limits of accuracy and bounds

Giới hạn của phép đo — cận trên, cận dưới
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

What a rounded measurement really says

A measurement given as $46$ cm to the nearest cm is not the number $46$. It is a statement about an interval: the true length $L$ satisfies

$$45.5\le L<46.5$$

The half-unit $0.5$ is half of the rounding unit. To the nearest $10$ the half-unit is $5$; to $1$ decimal place it is $0.05$; to $2$ significant figures on a value near $46$ it is again $0.5$.

Why the two ends are not symmetric

The lower end is included ($\le$) and the upper end is excluded ($<$), because $46.5$ rounds up to $47$. Written work that puts $\le$ at both ends is marked wrong even when the numbers are right.

Combining bounds

Let $a$ and $b$ be measurements with bounds $a_{\min},a_{\max},b_{\min},b_{\max}$.

  • $(a+b)_{\max}=a_{\max}+b_{\max}$ and $(a+b)_{\min}=a_{\min}+b_{\min}$;
  • $(ab)_{\max}=a_{\max}b_{\max}$ and $(ab)_{\min}=a_{\min}b_{\min}$;
  • $(a-b)_{\max}=a_{\max}-b_{\min}$ — the subtracted quantity flips;
  • $\left(\dfrac{a}{b}\right)_{\max}=\dfrac{a_{\max}}{b_{\min}}$ — the divisor flips.

The rule behind all four: to make the answer as large as possible, make every quantity that increases the answer as large as possible, and every quantity that decreases it as small as possible.

Giải thích tiếng Việt

Một số đã làm tròn nói điều gì. Ghi $46$ cm chính xác đến cm gần nhất không phải là con số $46$. Đó là một mệnh đề về một khoảng: chiều dài thật $L$ thoả

$$45.5\le L<46.5$$

Nửa đơn vị $0{,}5$ chính là một nửa đơn vị làm tròn. Làm tròn đến hàng chục thì nửa đơn vị là $5$; đến 1 chữ số thập phân thì là $0{,}05$; đến 2 chữ số có nghĩa với giá trị quanh $46$ thì lại là $0{,}5$.

Hai đầu không đối xứng. Đầu dưới lấy dấu bằng ($\le$), đầu trên không ($<$), vì $46{,}5$ làm tròn lên thành $47$. Viết $\le$ ở cả hai đầu là mất điểm dù số đúng — đây là chỗ Cambridge trừ điểm nhiều nhất trong cả chương.

Ghép các cận. Với hai số đo $a,b$:

  • cộng: cận trên cộng cận trên, cận dưới cộng cận dưới;
  • nhân: cận trên nhân cận trên, cận dưới nhân cận dưới;
  • trừ: $(a-b)$ lớn nhất khi $a$ lớn nhất và $b$ nhỏ nhất — số bị trừ đảo chiều;
  • chia: $\dfrac{a}{b}$ lớn nhất khi $a$ lớn nhất và $b$ nhỏ nhất — mẫu số đảo chiều.

Một quy tắc gói cả bốn: muốn kết quả lớn nhất thì đại lượng nào làm kết quả tăng lấy cận trên, đại lượng nào làm kết quả giảm lấy cận dưới. Học bốn công thức rời rạc là kiểu gì cũng có lúc lẫn; học một quy tắc thì không.

45,5 46 46,5 lấy dấu bằng không lấy mọi giá trị thật của L nằm trong đây L = 46 cm (làm tròn đến cm gần nhất) nửa đơn vị = 0,5 → rộng 1 cm, không phải 2 cm
Bề rộng của khoảng luôn bằng đúng một đơn vị làm tròn, không phải hai. Vẽ được hình này thì không còn nhầm $\pm 1$ với $\pm 0{,}5$.
Ví dụ — cận trên của một phép chia

Một xe chạy quãng đường $250$ m, đo chính xác đến $10$ m gần nhất, trong thời gian $20.0$ s, đo chính xác đến $0.1$ s. Tính cận dưới của vận tốc trung bình, làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa.

Giải.

Bước 1 — viết bốn cận, đừng nhẩm. Quãng đường làm tròn đến $10$ m nên nửa đơn vị là $5$; thời gian làm tròn đến $0{,}1$ s nên nửa đơn vị là $0{,}05$.

$$245\le s<255,\qquad 19.95\le t<20.05$$

Bước 2 — hỏi mỗi đại lượng làm kết quả tăng hay giảm. Vận tốc $v=\dfrac{s}{t}$. Quãng đường lớn thì vận tốc lớn; thời gian lớn thì vận tốc nhỏ. Muốn $v$ nhỏ nhất thì lấy $s$ nhỏ nhất và $t$ lớn nhất:

$$v_{\min}=\frac{245}{20.05}=12.2194\ldots$$

Làm tròn 3 chữ số có nghĩa: $12{,}2$ m/s.

Bước 3 — kiểm bằng cảm giác. Giá trị danh nghĩa là $250/20{,}0=12{,}5$. Cận dưới phải nhỏ hơn $12{,}5$ — đúng. Nếu ra một số lớn hơn $12{,}5$ thì đã ghép nhầm cặp, dừng lại ngay chứ đừng viết tiếp.

Ví dụ — báo kết quả đến mấy chữ số thì hợp lệ

Một hình chữ nhật có các cạnh $12.4$ cm và $7.6$ cm, mỗi số chính xác đến 1 chữ số thập phân. Tính cận trên và cận dưới của diện tích, rồi cho biết diện tích có thể ghi chính xác đến mấy chữ số có nghĩa.

Giải.

Bước 1 — bốn cận. Nửa đơn vị là $0{,}05$.

$$12.35\le a<12.45,\qquad 7.55\le b<7.65$$

Bước 2 — nhân cùng chiều. Diện tích tăng theo cả hai cạnh nên:

$$A_{\max}=12.45\times 7.65=95.2425,\qquad A_{\min}=12.35\times 7.55=93.2425$$

Bước 3 — so từ trái sang. Hai số là $95{,}2425$ và $93{,}2425$. Chữ số đầu tiên đã khác nhau ngay ở hàng đơn vị ($95$ và $93$), nên chỉ có chữ số hàng chục là chắc chắn. Diện tích chỉ ghi được chính xác đến 1 chữ số có nghĩa: $A\approx 90$ cm² — thậm chí $9\times 10^{1}$ cm².

Đây là ý mà Cambridge muốn học viên rút ra: nhân hai số đo làm sai số phình lên. Viết $94{,}24$ cm² là báo một độ chính xác mà phép đo không hề có, và câu hỏi “to what accuracy” chấm đúng chỗ đó.

Bẫy hay mất điểm — Ghép cận dưới với cận dưới trong một phép chia. Đề cho $s$ và $t$, thí sinh viết ngay $v_{\min}=\dfrac{s_{\min}}{t_{\min}}=\dfrac{245}{19.95}$ vì phép nhân đúng là “nhỏ nhân nhỏ” nên phép chia chắc cũng vậy. Kết quả $12{,}28$ lại lớn hơn giá trị danh nghĩa $12{,}5$? Không — nó là $12{,}28$, nhỏ hơn $12{,}5$, nên thí sinh không thấy gì bất thường và nộp luôn. Bẫy này im lặng, không có dấu hiệu nào để tự phát hiện, nên phải chặn từ thói quen: mỗi lần gặp phép chia, dừng lại hỏi “mẫu số làm kết quả tăng hay giảm” trước khi viết chữ số đầu tiên. Cùng loại với nó là phép trừ: $(a-b)_{\max}$ cần $b$ nhỏ nhất.
Phải nhớ — Một số đo đã làm tròn là một khoảng, không phải một điểm. Bề rộng khoảng bằng đúng một đơn vị làm tròn, đầu dưới đóng và đầu trên mở. Khi ghép nhiều số đo, đừng nhớ bốn công thức — hỏi một câu duy nhất: đại lượng này làm kết quả tăng hay giảm?

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Number gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →