L'erreur systématique est égale à la différence entre la valeur moyenne des mesures m(moy) et la valeur vraie m(vrai) : ErS = m(moy) – m(vrai). Remarque : la valeur vraie étant par définition inconnue on ne pourra faire qu'une estimation de l'erreur systématique.
On détermine la plage d'erreur Δ=xmax−xmin Δ = x m a x − x m i n dans laquelle il est raisonnable de penser que se trouve la valeur vraie. Cette plage d'erreur peut être fournie par la notice technique d'un appareil de mesure, ou déterminée de façon empirique en fonction des conditions de l'expérience.
La manière la plus simple pour calculer l'incertitude à partir de l'ensemble des valeurs du mesurande est d'utiliser la demi-étendue. L'étendue de la mesure est égale à la différence entre la valeur la plus grande et la valeur la plus petite du mesurande.
Pour calculer l'incertitude lors d'une multiplication ou d'une division, il faut diviser par deux la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale pouvant être obtenue par les incertitudes.
Rappelons maintenant que si une erreur systématique est un problème dans le processus de mesure qui se produit pour chaque mesure effectuée, une erreur aléatoire est une erreur qui se produit de manière imprévisible. Et elle a généralement comme source des facteurs inconnus.
Sources d'erreur : erreur systématique liée à l'instrument de mesure (précisée sur la fiole), erreur liée à une grandeur d'influence (la température du liquide), erreur de l'opérateur (erreur de parallaxe/trait de jauge).
L'erreur relative est le quotient de l'erreur absolue à la valeur exacte. Ω ± % = ( . ± . ) Ω.
La différence entre la valeur approchée α et la valeur exacte x est notée ε, lettre grecque qui se lit « epsilon ». ε = |α − x|.
Définition (Erreur aléatoire)
Lors de mesurages répétés, une erreur est dite aléatoire si elle varie de façon imprévisible. Dans ce cas les différents résultats de mesures se répartissent de façon aléatoire autour d'une valeur moyenne.
Cette erreur est appelée incertitude. Le résultat X de la mesure est donné de la façon suivante : X + U(X) avec : U(X) l'incertitude sur X. Des méthodes particulières ont en conséquence été mises au point afin de calculer ces incertitudes et d'avoir une certaine fiabilité quant aux résultats obtenus.
Pour déterminer l'incertitude sur la pente, on est obligé d'utiliser la technique en "X". Il faut que ces droites passent par tous les rectangles d'incertitude. Si il n'y a pas de "point" singulier (NOTES 3), on prendra la valeur de la courbe de tendance EXCEL: mmoy = 67,1.
Ainsi, une erreur et une incertitude diffèrent, en ce sens que l'erreur est la représentation de la différence entre une valeur mesurée d'une grandeur et une valeur de référence, et que l'incertitude évalue quantitativement la qualité d'un résultat de mesure, par un écart type.
Le résultat doit être présenté sous la forme : G = Gme ± ∆G. L'incertitude est souvent difficile à évaluer ; elle ne sera jamais connue avec plus de 2 chiffres significatifs. Les chiffres indiqués pour la valeur de Gme doivent être cohérents avec l'estimation de ∆G. Par exemple : L = 23,4 ± 2,5 cm est correct.
Pour rendre compte du degré d'approximation auquel nous travaillerons, nous devrons estimer les erreurs commises dans les diverses mesures et nous devrons calculer leurs conséquences dans les résultats obtenus. C'est le but du calcul d'erreur ou calcul d'incertitude.
L'incertitude relative ∆x/x représente l'importance de l'erreur par rapport à la grandeur mesurée. L'incertitude relative n'a pas d'unités et s'exprime en général en % (100∆x/x).
Le calcul d'incertitude permet d'évaluer correctement les erreurs qui se produisent lors de mesures liées à la vérification d'une relation entre différentes grandeurs physiques. Les instruments de mesure n'étant pas de précision infinie, les mesures faites pendant une expérience ne sont pas exactes.
La formule pour quantifier la précision binaire est : Exactitude = (TP + TN) / (TP + TN + FP + FN)
L'incertitude-type donne un regard critique sur une série de mesures. On définit avec elle des conventions d'écriture, elle permet d'établir un intervalle de confiance. L'écart relatif permet de comparer le résultat de la mesure obtenu à une valeur attendue.
Afin de simplifier l'écriture de l'incertitude, on écrit la mesure avec son incertitude de la façon suivante: x±Δx x ± Δ x . Une règle est utilisée pour mesurer un livre. La mesure obtenue, avec son incertitude absolue, est (21,90±0,05)cm ( 21 , 90 ± 0 , 05 ) cm .
Pour déterminer l'erreur de linéarité, une série de mesures est prise par charges montantes jusqu' au couple nominal. La ligne droite de référence est la meilleure ligne droite passant par zéro, telle que les écarts maximums entre la courbe et la droite soient répartis de manière équivalente de chaque coté.
L'incertitude relative permet de comparer la précision de différentes mesures. La mesure la plus précise est celle dont l'incertitude relative est la plus faible. Lorsqu'on exprime une mesure directe ou le résultat d'un calcul, l'incertitude absolue associée au résultat est exprimée avec un seul chiffre significatif.
Les erreurs systématiques sont souvent difficiles à détecter a priori, mais elles peuvent dans les cas les plus simples être déduites a posteriori à partir de l'allure des résultats. Il est alors possible de corriger les valeurs mesurées en leur ajoutant une correction compensant pour l'erreur systématique.
Comme le théorème de Pythagore, la Précision du système est égale à la racine carrée de la somme des carrés de la Précision absolue de chaque composant.
Exemple: avec la règle graduée, pour la mesure d'une longueur L = 42 mm, l'incertitude absolue est L = ½ 1 mm = 0,5 mm. On caractérise la précision d'une mesure par l'incertitude relative L/L. Avec la règle graduée: L/L = 0,5/42 = 0,012, soit 1,2%.