【英語論文の書き方】第90回 「*誤った*精度:パート1:精度と正確度」について

2025年9月26日 14時21分

第89回では「変数と数学記号の命名と入力: パート 2: 変数の書式設定」を取り上げました。
 
第90回(今回)のテーマは
*誤った*精度:パート1:精度と正確度」についてです。
 
科学者はしばしば、小数点以下1桁の精度が良ければ、
小数点以下3桁の精度はさらに優れているに違いないと
誤って信じていることがあります。
 
高精度が不可欠で、かつ極めて正確な測定値を得られた状況であれば
それは確かに正しいですが、他の多くの場面ではそうとは限りません。
 
実際、小数点以下の桁数が多すぎると、かえって紛らわしい場合もあります。
 
この記事は、2つのパートに分割してお送りします。
 
今回はパート1として、精度に関するいくつかの側面と、
それがデータの提示方法にどのように影響するかについて論じます
項目は以下の2つです。
 
Precision and accuracy
Significant figures or digits
 
次回はパート2に続きます。ぜひご参考になさってください。
 
(注:本記事では、計算結果に焦点を当てています。
ローデータについては、使用した測定機器の持つ最大限の測定精度で
常に記録すべきであると著者は述べています)

(False) precision: Part 1: Precision and Accuracy

By Geoffrey Hart
 
         Scientists often incorrectly believe that if one decimal place of precision is good, then three decimal places must be better. Although this is true in contexts where high precision is essential and you were able to obtain highly accurate measurements, it’s not true in many other contexts. Indeed, in some cases, presenting many decimal places may actually be misleading. In part 1 of this article, I’ll discuss several aspects of precision and their implications for how you present your data. In part 2, I’ll discuss how these guidelines affect statistical probability.
         Note: This article focuses on the results of calculations. Raw data should always be recorded using the full measurement precision of the instrument that was used to obtain the measurements.

Precision and accuracy

         First, I’ll start with two definitions to ensure that we’re both using the same terminology. Precision is the ability to repeat a measurement several times and obtain approximately the same result each time; that is, precise results will have a low standard deviation. In contrast, accuracy means that the measurement is correct; that is, there will be a small difference from the actual value, even if there is noticeable variation among consecutive measurements. Ideal measurements are both precise and accurate. In this article, I will consider both the strict meaning of precision in the context of statistics and the common (but imprecise!) use of the word based on the belief that reporting as many digits as possible for each number represents precision or accuracy.
         Consider the example of measuring the thickness of a 1.00-mm-thick leaf using a device that measures thickness to the nearest 0.10 mm:
· A mean value of 1.20 mm ± 0.01 mm (mean ± SD) is inaccurate (it is 20% higher than the actual value) but precise (it has a standard deviation of about 1% of the actual value).
· A mean value of 1.00 mm ± 0.20 mm is accurate (it exactly equals the actual value) but imprecise (it has a standard deviation equivalent to 20% of the actual value).
· A mean value of 1.00 mm ± 0.01 mm is both accurate and precise because the mean value is correct and the standard deviation is low (1% of the actual value).
         Precision can be communicated by the number of decimal places in a measurement if those decimal places can actually be measured. If you use a device that can measure a leaf’s thickness to three decimal places, then a mean value such as 1.001 mm is meaningful for consecutive measurements of 1.000, 1.001, and 1.002 mm. Conversely, if you can only accurately measure that thickness to one decimal place, a mean thickness of 1.1 mm is meaningful, but a value of 1.001 mm is meaningless for measurements of 0.8, 1.0, and 1.3 mm. Differences in the first decimal place (values from 0.000 to 0.900 units) overwhelm any values in the third decimal place (from 0.000 to 0.001 units); they are 2 orders of magnitude larger. In this context, reporting values to three decimal places gives a false sense that the third decimal place reveals important differences between your measurements.
         Note: Here’s another example: Although the value of the constant π (which equals the ratio of a circle’s circumference to its diameter) can be calculated to any desired number of digits, providing that full “precision” isn’t meaningful in most contexts. Sometimes 3.14 is sufficient; sometimes 3.1415926 will be more suitable.

Significant figures or digits

         My description of precision provides an example of why more decimal places isn’t necessarily better. The reason behind this is the mathematical concept of “significant figures”. This relies on the concept that except in specific cases, it’s not plausible to report results to more decimal places than the resolution of the instrument. For example, if the leaf in our example really is 1.0 mm thick, but your instrument can only measure in increments of 1.0 mm, you cannot reliably distinguish between leaves that are 0.9, 1.0, and 1.1 mm thick. Achieving that distinction would require measurements that are reliable for increments of 0.1 mm. These measurements of 1.0 and 0.1 mm, respectively, are significant figures because they include only digits that can be directly and reliably measured.
         Note that you will often see a zero added at the right end of a decimal (e.g., 1.0 rather than 1) when numbers are being compared, particularly in a table. This is done for two main reasons. First, if all other numbers are measured reliably to the same number of decimal places, there is no risk of misinterpretation if you add that final zero so that they are all presented with the same number of decimal places. Second, this process aligns numbers when they are being presented in a vertical column in a table, which makes it easier to compare numbers visually. (In my work as a scientific editor, I frequently correct an author’s incorrect interpretation of their own data that resulted from misreading a column of numbers with different numbers of decimal places.)
         The rules for determining the appropriate number of significant figures are complex (https://en.wikipedia.org/wiki/Significant_figures). However, if you’re calculating summary statistics such as a mean or median value, a good rule of thumb is that it’s acceptable to provide one digit more than the measurement resolution. Most journals and their reviewers will generally accept this. For example, if you obtain measurements to a resolution of 1 mm (i.e., no decimal places), most readers will accept a mean calculated to one decimal place. Thus, the mean of measured values equal to 1 and 2 mm could be expressed as 1.5 mm. But even if you obtained many measurements, it would generally be inappropriate to calculate the mean to three decimal places. The additional decimal places are not reliable because they cannot be measured with your instrument, and are therefore not significant figures.
         A similar problem arises for percentages. Calculations based on percentages often have very low precision. For example, consider a population of 30 students being assessed in a psychology experiment. The maximum resolution of such measurements is 1 student. But if only 1 student responds in a specific and unusual way, that response is observed in 1/30 students = 3.3333% of the population (here, inappropriately expressed using four decimal places). But is it really appropriate to predict for that group of 30 that one-third of a student (the 0.3333 part of the calculated percentage) will exhibit that response? Probably not. This is why most journals will not accept more than 1 decimal place of precision for percentages unless the measurements are highly precise. For example, if you repeated the same experiment with 3000 students and 100 exhibited the unusual result, it might be reasonable to report this as 3.33% because 3000 × 3.33% = 99.9 students, which is very close to the actual value of 100, without requiring any fractional students.
         In part 2 of this article, I’ll explain how those guidelines apply to statistical probability.

Acknowledgment

I thank Dr. Julian Norghauer for a reality check on this article.
 
 

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第3回 助動詞のニュアンスを正しく理解する:「~することが出来た」「~することが出来なかった」の表現

第4回 「~を用いて」の表現:by と with の違い

第5回 技術英文で使われる代名詞のitおよび指示代名詞thisとthatの違いとそれらの使用法

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第9回 top-heavyな英文を避ける

第10回 名詞の修飾語を前から修飾する場合の表現法

第11回 受動態による効果的表現

第12回 同格を表す接続詞thatの使い方

第13回 「技術」を表す英語表現

第14回 「特別に」を表す英語表現

第15回 所有を示すアポストロフィー + s ( ’s) の使い方

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第18回 前置詞 of の使い方: Part 1

第19回 前置詞 of の使い方: Part 2

第20回 物体や物質を表す英語表現

第21回 句動詞表現より1語動詞での表現へ

第22回 不定詞と動名詞: Part 1

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第25回 総称表現 (a, theの使い方を含む)

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第29回  then, however, therefore, for example など接続副詞の使い方​

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第38回 Quality Review Issue No. 22  日本人が特に間違えやすい副詞の使い方​

第39回 Quality Review Issue No. 21  previous, preceding, earlierなどの表現のちがい

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第49回 Quality Review Issue No. 12  study, investigation, research の微妙なニュアンスのちがい

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第53回 Quality Review Issue No. 8  By 2020とup to 2020の違い

第54回 Quality Review Issue No. 7  high-accuracy data? それとも High accurate data? 複合形容詞でのハイフンの使用

第55回 実験計画について

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第57回 データの分析について

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第61回 冠詞の使い分けについて

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第89回 「変数と数学記号の命名と入力: パート 2: 変数の書式設定」について


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