Bài 12: Số gần đúng và sai số
Lý thuyết chi tiết chuẩn SGK Toán 10, phân dạng toán rõ ràng kèm phương pháp giải và 18+ ví dụ minh họa từng dạng, đồ thị JSXGraph, trắc nghiệm động và bài tập tự luận.
I. Lý thuyết trọng tâm Số gần đúng và Sai số
1. Số gần đúng & Độ chính xác của phép đo
• Trong đời sống, các đại lượng thu được từ đo đạc (chiều dài, khối lượng, thời gian,...) thường là số gần đúng $\bar{a}$.
• Nếu biết $\bar{a} - d \le a \le \bar{a} + d$ thì ta viết kết quả phép đo là: $a = \bar{a} \pm d$.
• $d$ được gọi là độ chính xác của số gần đúng $\bar{a}$.
2. Sai số tuyệt đối & Sai số tương đối
• Sai số tuyệt đối: $\Delta_{\bar{a}} = |a - \bar{a}| \le d$.
• Sai số tương đối: $\delta_{\bar{a}} = \frac{\Delta_{\bar{a}}}{|\bar{a}|} \le \frac{d}{|\bar{a}|}$.
• Sai số tương đối càng nhỏ thì chất lượng phép đo hoặc tính toán càng chính xác.
3. Quy tắc làm tròn số & Số chữ số chắc
• Quy tắc làm tròn số: Nếu chữ số sau hàng làm tròn $\ge 5$ thì cộng 1 vào hàng làm tròn. Nếu $< 5$ thì giữ nguyên.
• Làm tròn số gần đúng theo $d$: Nếu $d$ đến hàng nào thì ta làm tròn số $\bar{a}$ đến hàng lớn hơn $d$ một đơn vị (ví dụ $d = 0.01$ là hàng phần trăm $\Rightarrow$ làm tròn $\bar{a}$ đến hàng phần mười).
II. Minh họa trực quan & Đồ thị tương tác (JSXGraph)
Trục số biểu diễn khoảng giá trị đúng $a in [ar{a} - d, ar{a} + d]$ với độ chính xác $d$.
💡 Mô phỏng 1: Khoảng dung sai [ā - d, ā + d] chứa số đúng a.
III. Các dạng toán trọng tâm (Mỗi dạng kèm ít nhất 3 ví dụ liền)
Dạng 1: Viết kết quả phép đo & Độ chính xác d
Đọc giá trị gần đúng $\bar{a}$ và độ chính xác $d$ từ ký hiệu $\bar{a} \pm d$.
Phép đo chiều dài chiếc bàn cho kết quả $L = 1.25\text{ m} \pm 0.005\text{ m}$. Xác định số gần đúng và độ chính xác $d$. Khoảng chứa số đúng $L$ là bao nhiêu?
Xem lời giải
• Số gần đúng $\bar{L} = 1.25\text{ m}$. Độ chính xác $d = 0.005\text{ m}$.
• Số đúng $L \in [1.25 - 0.005; 1.25 + 0.005] = [1.245\text{ m}; 1.255\text{ m}]$.
Khối lượng gói hàng đo được $m = 500\text{ g} \pm 2\text{ g}$. Tìm độ chính xác $d$ và giới hạn khối lượng thực tế.
Xem lời giải
• Độ chính xác $d = 2\text{ g}$.
• Khối lượng thực tế từ $498\text{ g}$ đến $502\text{ g}$.
Biết số đúng $a$ thỏa mãn $3.141 \le a \le 3.143$. Viết kết quả dưới dạng $\bar{a} \pm d$.
Xem lời giải
• $\bar{a} = \frac{3.141 + 3.143}{2} = 3.142$.
• Độ chính xác $d = 3.143 - 3.142 = 0.001$.
• Kết quả $a = 3.142 \pm 0.001$.
Dạng 2: Tính sai số tuyệt đối & Sai số tương đối
• $\Delta_{\bar{a}} = |a - \bar{a}|$.
• $\delta_{\bar{a}} = \frac{d}{|\bar{a}|} \times 100\%$.
Tính sai số tương đối của phép đo $a = 200\text{ m} \pm 0.2\text{ m}$.
Xem lời giải
• $\delta_a \le \frac{0.2}{200} = 0.001 = 0.1\%$.
Phép đo A: $x = 10\text{ m} \pm 0.1\text{ m}$. Phép đo B: $y = 1000\text{ m} \pm 1\text{ m}$. Phép đo nào chính xác hơn?
Xem lời giải
• $\delta_A \le \frac{0.1}{10} = 1\%$.
• $\delta_B \le \frac{1}{1000} = 0.1\%$.
• Do $\delta_B < \delta_A$ nên phép đo B chính xác hơn phép đo A.
Lấy $\bar{a} = 3.14$ làm giá trị gần đúng cho $\pi = 3.14159265...$. Tính sai số tuyệt đối $\Delta_{\bar{a}}$.
Xem lời giải
• $\Delta_{\bar{a}} = |3.14159265... - 3.14| = 0.00159265... < 0.0016$.
Dạng 3: Quy tắc làm tròn số theo hàng và theo d
Xác định hàng của $d$ (ví dụ hàng phần mười $0.1$) $\Rightarrow$ làm tròn số $\bar{a}$ đến hàng lớn hơn 1 cấp (hàng đơn vị).
Làm tròn số $x = 125.476$ đến: a) Hàng phần mười; b) Hàng phần trăm.
Xem lời giải
• a) Hàng phần mười: Sau 4 là 7 ($ge 5$) $Rightarrow 125.5$.
• b) Hàng phần trăm: Sau 7 là 6 ($ge 5$) $Rightarrow 125.48$.
Cho số gần đúng $a = 153.486 \pm 0.02$. Hãy làm tròn số $a$ theo độ chính xác $d$.
Xem lời giải
• Độ chính xác $d = 0.02$ ở hàng phần trăm $\Rightarrow$ Làm tròn $a$ đến hàng phần mười.
• Chữ số hàng phần mười là 4, sau nó là 8 ($ge 5$) $\Rightarrow a \approx 153.5$.
Cho $b = 184572 \pm 300$. Làm tròn số $b$.
Xem lời giải
• $d = 300$ ở hàng trăm $\Rightarrow$ Làm tròn $b$ đến hàng nghìn.
• Chữ số hàng nghìn là 4, sau nó là 5 ($ge 5$) $\Rightarrow b \approx 185000$.
Dạng 4: Xác định số chữ số chắc của số gần đúng
Chữ số chắc là các chữ số nằm ở hàng lớn hơn độ chính xác $d$.
Cho số gần đúng $\bar{a} = 12.345$ với $d = 0.01$. Xác định các chữ số chắc của $\bar{a}$.
Xem lời giải
• $d = 0.01$ (hàng phần trăm) $\Rightarrow$ Các chữ số ở hàng lớn hơn $0.01$ là: 1 (hàng chục), 2 (hàng đơn vị), 3 (hàng phần mười).
• Các chữ số chắc là 1, 2, 3.
Cho số gần đúng $\bar{b} = 25400$ với $d = 50$. Xác định các chữ số chắc.
Xem lời giải
• $d = 50$ (hàng chục) $\Rightarrow$ Các chữ số ở hàng trăm trở lên là chữ số chắc: 2, 5, 4.
Viết dạng chuẩn của số gần đúng $\bar{c} = 0.04567$ với $d = 0.0002$.
Xem lời giải
• $d = 0.0002$ ở hàng phần vạn $\Rightarrow$ Làm tròn đến hàng phần nghìn: $\bar{c} \approx 0.046$.
Dạng 5: Tính chu vi, diện tích gần đúng & Sai số tích
Cho $a = \bar{a} \pm d_a$ và $b = \bar{b} \pm d_b$.
• Chu vi $P = 2(\bar{a} + \bar{b}) \pm 2(d_a + d_b)$.
• Diện tích $S \approx \bar{a}\bar{b}$ với độ chính xác $d_S \approx \bar{a} d_b + \bar{b} d_a$.
Hình chữ nhật có các kích thước $a = 15.2\text{ m} \pm 0.1\text{ m}$ và $b = 8.4\text{ m} \pm 0.1\text{ m}$. Tính chu vi gần đúng $P$ và độ chính xác $d_P$.
Xem lời giải
• $\bar{P} = 2(15.2 + 8.4) = 47.2\text{ m}$.
• $d_P = 2(0.1 + 0.1) = 0.4\text{ m} \Rightarrow P = 47.2\text{ m} \pm 0.4\text{ m}$.
Tính diện tích gần đúng $S$ trong Ví dụ 5.1 và ước lượng độ chính xác $d_S$.
Xem lời giải
• $\bar{S} = 15.2 \times 8.4 = 127.68\text{ m}^2$.
• $d_S \approx 15.2(0.1) + 8.4(0.1) = 1.52 + 0.84 = 2.36\text{ m}^2$.
• $S = 127.68\text{ m}^2 \pm 2.36\text{ m}^2$.
Hình vuông có cạnh $x = 4.25\text{ cm} \pm 0.01\text{ cm}$. Tính chu vi và độ chính xác.
Xem lời giải
• $\bar{P} = 4 \times 4.25 = 17\text{ cm}$.
• $d_P = 4 \times 0.01 = 0.04\text{ cm} \Rightarrow P = 17\text{ cm} \pm 0.04\text{ cm}$.
Dạng 6: So sánh độ chính xác dụng cụ đo thực tế
So sánh sai số tương đối $\delta = \frac{d}{\bar{a}}$ để đánh giá chất lượng phép đo.
Dùng thước kẹp đo đường kính trục máy thu được $d_1 = 20.4\text{ mm} \pm 0.05\text{ mm}$. Dùng thước dây đo chiều dài cuộn dây thu được $d_2 = 50.0\text{ m} \pm 0.1\text{ m}$. Phép đo nào có chất lượng cao hơn?
Xem lời giải
• $\delta_1 = \frac{0.05}{20.4} \approx 0.245\%$.
• $\delta_2 = \frac{0.1}{50} = 0.2\%$.
• Phép đo thứ hai có sai số tương đối nhỏ hơn ($0.2\% < 0.245\%$) nên có chất lượng cao hơn.
Cân điện tử đo hóa chất $m_1 = 5.00\text{ g} \pm 0.01\text{ g}$. Cân đồng hồ đo bao gạo $m_2 = 50.0\text{ kg} \pm 0.2\text{ kg}$. Tính sai số tương đối của từng cân.
Xem lời giải
• $\delta_1 = \frac{0.01}{5.00} = 0.2\%$.
• $\delta_2 = \frac{0.2}{50.0} = 0.4\%$.
• Cân điện tử có sai số tương đối tốt hơn.
Đồng hồ bấm giây đo thành tích chạy $t = 11.25\text{ s} \pm 0.02\text{ s}$. Đánh giá sai số tương đối của kết quả.
Xem lời giải
• $\delta_t = \frac{0.02}{11.25} \approx 0.178\%$.
🎯 IV. Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Dưới đây là 10 câu hỏi trắc nghiệm động (tự tạo số ngẫu nhiên & chấm điểm trực tiếp) giúp bạn củng cố toàn bộ kiến thức bài học.
📝 Bài tập tự luận tổng hợp (Bài tập về nhà)
Bài 1 (Cơ bản). Cho biết số gần đúng $a = 345.678 \pm 0.05$. Hãy làm tròn số $a$ và xác định các chữ số chắc.
Xem lời giải Bài 1
• $d = 0.05$ ở hàng phần trăm $\Rightarrow$ Làm tròn đến hàng phần mười: $a \approx 345.7$.
• Các chữ số chắc: 3, 4, 5, 6.
Bài 2 (Thông hiểu). Tính sai số tương đối của phép đo chiều cao $h = 1.75\text{ m} \pm 0.01\text{ m}$ và phép đo bán kính Trái Đất $R = 6371\text{ km} \pm 1\text{ km}$. Phép đo nào có độ chính xác tương đối tốt hơn?
Xem lời giải Bài 2
• $\delta_h = \frac{0.01}{1.75} \approx 0.57\%$.
• $\delta_R = \frac{1}{6371} \approx 0.0157\%$.
• Phép đo bán kính Trái Đất có độ chính xác tương đối tốt hơn rất nhiều.
Bài 3 (Vận dụng). Một mảnh đất hình chữ nhật có chiều dài $x = 24.5\text{ m} \pm 0.2\text{ m}$ và chiều rộng $y = 12.3\text{ m} \pm 0.1\text{ m}$. Tính diện tích mảnh đất và độ chính xác của kết quả.
Xem lời giải Bài 3
• $\bar{S} = 24.5 \times 12.3 = 301.35\text{ m}^2$.
• $d_S \approx 24.5(0.1) + 12.3(0.2) = 2.45 + 2.46 = 4.91\text{ m}^2$.
• $S = 301.35\text{ m}^2 \pm 4.91\text{ m}^2$.
Bài 4 (Vận dụng cao). Thực hiện phép đo thể tích khối lập phương có cạnh $a = 5.0\text{ cm} \pm 0.1\text{ cm}$. Tính thể tích gần đúng $V$ và ước lượng sai số tuyệt đối $\Delta_V$.
Xem lời giải Bài 4
• $\bar{V} = 5.0^3 = 125.0\text{ cm}^3$.
• $\delta_V \approx 3 \delta_a = 3 \times \frac{0.1}{5.0} = 6\%$.
• $d_V = 125 \times 6\% = 7.5\text{ cm}^3 \Rightarrow V = 125.0\text{ cm}^3 \pm 7.5\text{ cm}^3$.
Bài 5 (Thực tế). Kỹ sư đo độ dày của tấm thép bằng thước ban me điện tử thu được $t = 3.425\text{ mm} \pm 0.002\text{ mm}$. Viết dạng làm tròn chuẩn của kết quả đo và tính sai số tương đối.
Xem lời giải Bài 5
• $d = 0.002$ ở hàng phần nghìn $\Rightarrow$ Làm tròn đến hàng phần trăm: $t \approx 3.43\text{ mm}$.
• $\delta_t = \frac{0.002}{3.425} \approx 0.058\%$.
Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Số gần đúng và sai số
Rèn luyện trắc nghiệm động với giải thích chi tiết — mở ngay giao diện thi thử trực tuyến!
🚀 Làm bài trắc nghiệm ngay →