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誤差傳播計算器(含步驟)

用梯度×共變異數的一階近似快速求得 y±uy,顯示 68% / 95% 區間,並以固定種子蒙地卡羅檢查獨立或相關輸入。

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工具簡介

輸入函數 y = f(x) 及各變數的均值與標準不確定度,工具會自動計算梯度、產生共變異數矩陣並合成 uy。模板可快速設定加減乘除、冪運算;通用模式提供安全的表示式解析,支援常見數學函數。

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使用方法(3 步)

  1. 輸入公式 y = f(...),並為每個變數填入平均值與標準不確定度。
  2. 需要時設定相關係數,並選擇是否進行蒙地卡羅驗證。
  3. 檢視合成不確定度、擴充套件不確定度與貢獻排序。
數學預覽
公式中使用的變數
模板:
變數的均值與標準不確定度
名稱 均值 μ 標準不確定度 u 單位/備註 刪除列
相關矩陣(可選)

對角保持 1.0,可輸入 -1〜1 之間的相關係數 ρij。上下三角會自動同步。

蒙地卡羅驗證

利用固定種子的模擬結果來確認線性化近似。有極嚴格的時間限制時可以關閉。

常見問題

梯度×共變異數如何合成不確定度?
在名義值附近透過五點中心差分求出梯度向量,再利用輸入的標準不確定度和相關係數產生共變異數矩陣,最終計算 gTCg 並開平方得到 uy
蒙地卡羅驗證有哪些檢查?
透過固定種子的喬列斯基分解產生相關正態樣本(預設 20,000 次),確保模擬標準差與線性化結果的差異在 ±2% 以內,並檢查樣本均值誤差是否低於 ±0.2%。
什麼情況適合用誤差傳播?

當結果 y 由多個測量量 x_i 經公式計算而來,且每個輸入都有標準不確定度時,可以用一階誤差傳播估算合成不確定度。

相關係數什麼時候需要填?

如果兩個輸入來自同一校正、同一感測器或共同環境條件,可能不是獨立量。這時應輸入 -1 到 1 的相關係數,避免低估或高估不確定度。

蒙地卡羅驗證代表什麼?

蒙地卡羅會用固定種子抽樣輸入分布,檢查非線性或相關輸入下的標準差是否接近一階線性化結果。差異大時,應檢查公式、單位或輸入不確定度。

可以分享並重現這個結果嗎?

可以。分享連結會保留公式、輸入值、不確定度、相關係數與蒙地卡羅設定,方便同事或學生重現同一組結果。

輸入資料會上傳到伺服器嗎?

不會。公式解析、梯度計算、共變異數合成與蒙地卡羅驗證都在瀏覽器本機執行。只有你主動複製分享連結時,設定才會出現在 URL 中。

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