ランダム誤差と系統誤差: 違いと比較

主なポイント

1. ランダム誤差は予測不可能で、あらゆる方向に発生する可能性があるため、測定値が真の値の周りに散らばってしまいます。
2. 系統誤差は一貫しており、同じ方向に発生するため、測定値が一貫して真の値からずれています。
3. ランダム誤差は複数の測​​定を行うことで減らすことができ、系統誤差はその原因を特定して修正することで減らすことができます。

ランダムエラーとは？

一連の読み取り値が計算されるたびに得られる値がランダムになる誤差は、ランダム誤差として知られています。 未知の変動とランダムな値が得られます。 大きさに繰り返しはなく、誤差の性質には一貫性がありません。

測定対象の値が急激に上昇または下降することがあります。この誤差は、物理学において、機器の測定値が誤っている場合にも観察されます。ランダム誤差の代表的な例は血圧測定です。たとえ健康な状態であっても、ランダム誤差が観測されると、血圧の異常な変化や不規則な変動が観察されることがあります。

サブタイプのいくつか ランダムエラー 反応時間誤差と視差誤差があります。視差誤差は、目盛りを読む際に目の位置がずれているときに観察されます。その名の通り、反応時間誤差は、ストップウォッチをスタートまたはストップする速度によって誤った結果が得られる実験で観察される誤差です。このタイプのランダム誤差は時間に敏感で、加熱や冷却を伴う実験で観察されます。

系統誤差とは？

数学では、いくつかの種類のエラーによって計算の流れが中断され、不正確な結果が生じる可能性があります。系統的誤差もその 1 つです。特定の量を測定すると一定の数値が得られる誤差、またはその数値が一定の間隔で変化する誤差は、系統誤差として知られています。問題を複数回解こうとしても、得られる値は一貫しています。一貫した値またはパターンが観察されます。

このタイプのエラーにはパターンまたはシステムが観察されます。一連の読み取り値を計算していて、一定の誤差が観察される場合、その計算には系統的な誤差があることになります。この誤差の補正係数は無視されます。

特定の実験の構成は、理論上のものと現実ではまったく異なる場合があります。 このエラーの主な原因は、特定の実験中に故障した装置を使用したことです。 これは、有効な装置を使用するか、校正することで修正できます。 受け入れられた値または予測された値は、この誤差が観察されたときに得られた値からずれています。 この誤差は血圧測定中に観察されることがあります。

ランダム誤差と系統誤差の違い

1. ランダムエラーでは矛盾したパターンが観察されるのに対し、システマティックエラーでは一貫したパターンが観察される。
2. ランダムエラーでは後続の結果が予測できませんが、システマティックエラーでは後続の結果が比較的予測可能です。
3. ランダムエラーで得られた値は繰り返されず、システマティックエラーで観測された値は繰り返されます。
4. ランダムエラーは予測不可能な変動によって引き起こされますが、システマティックエラーは誤った装置の使用によって引き起こされます。
5. ランダムエラーを排除することは比較的困難ですが、システマティックエラーを排除することは比較的簡単です。

ランダム誤差と系統誤差の比較

比較のパラメータ	ランダムエラー	系統誤差
意味	得られる結果が大きく変動し、計算ごとに変化し続ける誤差は、ランダム誤差として知られています。	得られた結果が一貫しており、計算ごとに一定の間隔で変化し続ける誤差は、系統誤差として知られています。
自然	不一致	一貫性のある
サブタイプ	視差エラー、反応時間エラー。	観測誤差、機器誤差、および環境誤差。
リーダーシップ	双方向に発生	一方向に発生
制圧	読み取りを繰り返すことで解消できます。	機種変更で解消できます。

参考情報

1. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0170473
2. https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/JAG.2009.008/html