Felpropagering

Download Report

Transcript Felpropagering

Fysikens mätmetoder I, hösten 2009 AW 2009Sep17

Felpropagering

(jfr Sayer&Mansingh sid 17) Definitionen för varians är: (1) σ 2 = 1

N

∑ (

x i

x

) 2 (summa över i=1,2,3...N mätpunkter antas i alla summa-uttryck på denna sida) Vi vill beräkna varianssen σ 2

u

värden

x

,

y

,

z

,...

för en ny variabel samt deras variansser σ 2

x

, σ 2

y

, σ

z

2

u

=

f

, ... (

x

,

y

,

z

,...) på basen av experimentellt uppmätta Enligt definitionen (1) får vi: (2) σ

u

2 = 1

N

∑ (

u i

u

) 2 = 1

N

Detta kan vi förenkla genom att skriva

f

∑ (

x

, (

f

(

x i

,

y i

,

z i y

,

z

,...) ,...

) −

u

) 2 = 1

N

∑ (

f

(

x i

,

y i

,

z i

,...

f x

,

y

,

z

,...

) ) 2 som en Taylor-serie och ta med endast de två första termerna. Från tidigare studier vet vi att en Taylor serie för funktionen kan skrivas som: (lämnar bort termer av grad 2 och högre) (3)

f

(

x

,

y

,

z

,...) =

f

(

x

,

y

,

z

,...) + ∂

f

x

(

x

x

) + ∂

f

y f

(

x

,

y

,

z

,...) i närheten av punkten (

x

,

y

,

z

,...) (

y

y

) + ∂ ∂

f z

(

z

z

) + ...

här skall derivatorna evalueras i punkten (

x

,

y

,

z

,...) Nu sätter vi in (3) i (2): σ

u

2 = 1

N

∑ ⎛ ⎜⎜

f

(

x

,

y

,

z

,...) + ∂

f

x

(

x

x

) + ∂

f

y

(

y

y

) + ∂

f

z

(

z

z

) + ...

f

(

x

,

y

,

z

,...

) ⎞ ⎟⎟ 2 = 1

N

∑ ⎛ ⎜⎜ ∂

f

x

(

x

x

) + ∂

f

y

(

y

y

) + ∂

f

z

(

z

z

) + ...

⎞ ⎟⎟ 2 nu kan vi använda kvadreringsregeln och får: = 1

N

∑ ⎡ ⎢ ⎣ ⎛ ⎝ ∂

f

x

(

x i

x

) ⎟ ⎠ 2 + ⎛ ⎜⎜ ∂

f

y

(

y i

y

) ⎞ ⎟⎟ 2 + ⎜ ⎝ ∂

f

z

Här kommer de sk. kovarianstermerna som (

z i

z

) ⎟ ⎠ 2 + ...

+ 2 (

x i

2 (

x

x

)(

y

y

) ∂

f

x

x

)(

y i

y

) ∂

f

x

f

y

+ ...

⎤ ⎥ ⎦ ∂

f

y

att försvinna om

x

, oberoende variabler. Vi får: σ 2

u

= 1

N

∑ ⎡ ⎢ ⎣ ⎛ ⎝ ∂

f

x

(

x i

x

) ⎟ 2 + ⎛ ⎜⎜ ∂

f

y

(

y i

= ∂

f

x

⎟ 2 1

N

∑ (

x i

x

) 2 + ⎛ ⎜⎜ ∂

f

y

⎞ ⎟⎟ 2 1

N

y

) ⎞ ⎟⎟ 2 + ∑ (

y i

f

z

y

) 2 + (

z i

f

z

z

) ⎟ 2 2 1

N

+ ...

⎦ ⎤ ⎥ ∑ (

z i

z

) 2 + ...

y

,

z

osv. är statistiskt där vi identifierar termer av formen σ 2

x

= 1

N

σ

u

2 = ⎜ ⎝ ∂

f

x

⎟ ⎠ 2 σ 2

x

+ ⎛ ⎜⎜ ∂

f

y

⎞ ⎟⎟ 2 σ 2

y

+ ⎜ ⎝ ∂

f

z

⎟ ⎠ 2 σ 2

z

∑ (

x i

x

) 2 + ...

och får till slut: