有効数字の計算

有効数字を考慮した計算を、途中式つきで表示する無料ツールです。 「加減算は末位をそろえる」「乗除算は桁数の少ない方にそろえる」という2つのルールが どこで適用され、どの位で丸めたのかを1手ずつ示します。 実験レポートの検算や、有効数字のルールの確認に使えます。

+ − × ÷ ( ) が使えます(* / でも可)。 指数表記は 6.02e23 の形で書きます。 個数や定義値など厳密な数は 2! のように末尾に ! を付けると、桁数の判定から除外されます。

有効数字とは

測定によって得られた数値のうち、信頼できる桁のことを有効数字といいます。 たとえば1mm目盛りのものさしで測って「12.3cm」と読んだなら、 末尾の「3」は目分量で読み取った1桁で、そこまでが意味のある数字ということになります。

測定値どうしを計算すると、もとの測定より精度が上がることはありません。 そのため計算結果も、もとの数値の精度に合わせて桁を落とす必要があります。 そのときの決まりが、次の2つのルールです。

計算の2つのルール

演算 そろえるもの 例
足し算・引き算 末位(最後の桁の位)がもっとも粗いものに合わせる 12.3 + 4.56 = 16.86 → 16.9
(12.3 の末位が小数第1位)
掛け算・割り算 有効数字の桁数がもっとも少ないものに合わせる 1.23 × 4.5 = 5.535 → 5.5
(4.5 が2桁)

混同しやすいのですが、足し算では「桁数」ではなく「位」をそろえる点が重要です。 12.3 + 4.56 では、桁数の少ない 12.3(3桁)ではなく、 末位が粗い 12.3(小数第1位まで)に合わせます。 たまたま同じ数を見ることになりますが、根拠が違います。

有効数字の桁数の数え方

ルール 例 桁数
0以外の数字は必ず有効1233桁
数字にはさまれた0は有効1.023桁
先頭の0は有効ではない(位取りのため)0.001203桁
小数点以下の末尾の0は有効10.5005桁
整数の末尾の0はあいまい12002〜4桁

最後の「あいまい」を避けるために使うのが指数表記です。 1200 を有効数字2桁として示したいなら 1.2×103、 3桁なら 1.20×103 と書きます。 実験レポートでは、この書き方を求められることが多いです。

厳密な数の扱い

個数を数えた値(「3個」など)や、定義で決まっている換算係数(1km = 1000m など)は、 測定値ではないため桁数の制限を受けません。これらを「厳密な数」といいます。

たとえば「9.81 m/s² × 2」の2が個数なら、結果は9.81の3桁のままで 19.6 となります。2を有効数字1桁として扱って 20 としてはいけません。 このツールでは、2! のように ! を付けることで厳密な数として計算できます。

丸めるタイミング

途中で丸めると誤差が積み重なるため、計算は最後まで進めてから丸めるのが原則です。 このツールでも内部では正確な値のまま計算を進め、各段階では「この時点での精度」を示すにとどめ、 最後にまとめて丸めています。

丸め方は四捨五入で計算しています。分野によっては、丸める桁が5ちょうどのときに 偶数側へ寄せる方法(銀行丸め)を使うことがあります。提出先の指定を確認してください。

よくある質問

Q. 「12.3 + 4.56」の答えが16.86ではなく16.9になるのはなぜですか?
A. 12.3 は小数第1位までしか信頼できない数値だからです。 小数第2位が不明な数に、小数第2位まで分かっている数を足しても、 答えの小数第2位は決められません。そのため小数第1位で丸めます。

Q. 途中式でも毎回丸めるべきですか?
A. 原則として最後だけです。途中で丸めると誤差が蓄積します。 ただし手計算では扱う桁数を減らすため、有効数字より1〜2桁多く残して途中計算する方法がよく使われます。

Q. 平方根や三角関数はどう扱いますか?
A. 一般に、もとの数値の有効数字の桁数をそのまま引き継ぎます。 このツールは四則演算のみに対応しています。

Q. 0はどう数えますか?
A. 0そのものには有効数字の桁数を定義しません。計算に0が現れた場合、 このツールでは桁数の判定から除外して扱います。