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miércoles, 2 de agosto de 2023

Acerca de la precisión de la máquina (unidad de redondeo)

Se suele utilizar la siguiente notación para realizar las operaciones de truncamiento y redondeo ( si bien, recordemos que lo usual será hacerlas por redondeo ): \mathbb{R}\ni \text{float}(x)=\pm\,0.d_{1}d_{1}\ldots \times b^e \approx \left\{\begin{matrix}\mathcal{T}(x;n)=\text{Ent}(b^n \times 0.m)\times b^{e-n} \\ \mathcal{R}(x;n)=\text{Ent}(b^n \times 0.m+\mu)\times b^{e-n}\end{matrix}\right.
donde \mu denota media unidad en el sistema de numeracíon de base b que se emplee; así, si b=10 es claro que \mu=0.5, y, si, por ejemplo, b=2, entonces \mu=0.1_{2} ya que 0.1_{2}=2^{-1}=0.5_{10}


Nota: La función parte entera \text{Ent}(.) suele abreviarse de la forma [.]

En el caso de que x sea un número negativo, se define \mathcal{R}(x)\overset{\text{def}}{=}-\mathcal{R}(-x) y se cumple que |x-\mathcal{R}(x)|\le \dfrac{1}{2}\,b^{e-n}.

La cantidad \dfrac{1}{2}\,b^{e-n} se conoce como unidad de redondeo o también como precisión de la máquina, y representa una cota razonable del error absoluto.

Así, por ejemplo, es evidente que al aproximar por redondeo el número \pi con tres cifras significativas obtenemos \mathcal{R}(\pi)=3.14; de acuerdo con lo dicho arriba, convenimos así que \mathcal{R}(\pi)=0.314\times 10^1, con lo cual e=1 ( exponente de la potencia de base 10 ) y n=3 ( precisisón de la mantisa - número de dígitos en la mantisa ( con el dígito entero igual a cero ) -, que es n=3 ), por lo que el máximo error de redondeo en esta aproximación |x-\mathcal{R}(x)|\prec \dfrac{1}{2}\,b^{e-n} ( precisión de la máquina, o unidad de redondeo, que sabemos que es igual a media unidad del orden de la última cifra considerada ), y, en efecto, como 3\prec \pi \prec 4, e:=1 ( exponente de la potencia de base 10 ) y al aproximar con 3 cifras significativas, n:=3, luego dicha precisión de la máquina ( o cota razonable de error absoluto ) en dicha aproximación es \dfrac{1}{2}\,b^{1-3}=\dfrac{1}{2}\,10^{-2}=\dfrac{1}{2}\,10^{-2}=0.005
\square

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