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.
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 →📝 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: $t \approx 3.43\text{ mm}$.
• $\delta_t = \frac{0.002}{3.425} \approx 0.058\%$.