root/trunk/lisp/calc/calc-funcs.el

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Line 
1 ;;; calc-funcs.el --- well-known functions for Calc
2
3 ;; Copyright (C) 1990, 1991, 1992, 1993, 2001, 2002, 2003, 2004,
4 ;;   2005, 2006, 2007, 2008 Free Software Foundation, Inc.
5
6 ;; Author: David Gillespie <daveg@synaptics.com>
7 ;; Maintainer: Jay Belanger <jay.p.belanger@gmail.com>
8
9 ;; This file is part of GNU Emacs.
10
11 ;; GNU Emacs is free software; you can redistribute it and/or modify
12 ;; it under the terms of the GNU General Public License as published by
13 ;; the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
14 ;; any later version.
15
16 ;; GNU Emacs is distributed in the hope that it will be useful,
17 ;; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
18 ;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
19 ;; GNU General Public License for more details.
20
21 ;; You should have received a copy of the GNU General Public License
22 ;; along with GNU Emacs; see the file COPYING.  If not, write to the
23 ;; Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor,
24 ;; Boston, MA 02110-1301, USA.
25
26 ;;; Commentary:
27
28 ;;; Code:
29
30 ;; This file is autoloaded from calc-ext.el.
31
32 (require 'calc-ext)
33 (require 'calc-macs)
34
35 (defun calc-inc-gamma (arg)
36   (interactive "P")
37   (calc-slow-wrapper
38    (if (calc-is-inverse)
39        (if (calc-is-hyperbolic)
40            (calc-binary-op "gamG" 'calcFunc-gammaG arg)
41          (calc-binary-op "gamQ" 'calcFunc-gammaQ arg))
42        (if (calc-is-hyperbolic)
43            (calc-binary-op "gamg" 'calcFunc-gammag arg)
44          (calc-binary-op "gamP" 'calcFunc-gammaP arg)))))
45
46 (defun calc-erf (arg)
47   (interactive "P")
48   (calc-slow-wrapper
49    (if (calc-is-inverse)
50        (calc-unary-op "erfc" 'calcFunc-erfc arg)
51      (calc-unary-op "erf" 'calcFunc-erf arg))))
52
53 (defun calc-erfc (arg)
54   (interactive "P")
55   (calc-invert-func)
56   (calc-erf arg))
57
58 (defun calc-beta (arg)
59   (interactive "P")
60   (calc-slow-wrapper
61    (calc-binary-op "beta" 'calcFunc-beta arg)))
62
63 (defun calc-inc-beta ()
64   (interactive)
65   (calc-slow-wrapper
66    (if (calc-is-hyperbolic)
67        (calc-enter-result 3 "betB" (cons 'calcFunc-betaB (calc-top-list-n 3)))
68      (calc-enter-result 3 "betI" (cons 'calcFunc-betaI (calc-top-list-n 3))))))
69
70 (defun calc-bessel-J (arg)
71   (interactive "P")
72   (calc-slow-wrapper
73    (calc-binary-op "besJ" 'calcFunc-besJ arg)))
74
75 (defun calc-bessel-Y (arg)
76   (interactive "P")
77   (calc-slow-wrapper
78    (calc-binary-op "besY" 'calcFunc-besY arg)))
79
80 (defun calc-bernoulli-number (arg)
81   (interactive "P")
82   (calc-slow-wrapper
83    (if (calc-is-hyperbolic)
84        (calc-binary-op "bern" 'calcFunc-bern arg)
85      (calc-unary-op "bern" 'calcFunc-bern arg))))
86
87 (defun calc-euler-number (arg)
88   (interactive "P")
89   (calc-slow-wrapper
90    (if (calc-is-hyperbolic)
91        (calc-binary-op "eulr" 'calcFunc-euler arg)
92      (calc-unary-op "eulr" 'calcFunc-euler arg))))
93
94 (defun calc-stirling-number (arg)
95   (interactive "P")
96   (calc-slow-wrapper
97    (if (calc-is-hyperbolic)
98        (calc-binary-op "str2" 'calcFunc-stir2 arg)
99      (calc-binary-op "str1" 'calcFunc-stir1 arg))))
100
101 (defun calc-utpb ()
102   (interactive)
103   (calc-prob-dist "b" 3))
104
105 (defun calc-utpc ()
106   (interactive)
107   (calc-prob-dist "c" 2))
108
109 (defun calc-utpf ()
110   (interactive)
111   (calc-prob-dist "f" 3))
112
113 (defun calc-utpn ()
114   (interactive)
115   (calc-prob-dist "n" 3))
116
117 (defun calc-utpp ()
118   (interactive)
119   (calc-prob-dist "p" 2))
120
121 (defun calc-utpt ()
122   (interactive)
123   (calc-prob-dist "t" 2))
124
125 (defun calc-prob-dist (letter nargs)
126   (calc-slow-wrapper
127    (if (calc-is-inverse)
128        (calc-enter-result nargs (concat "ltp" letter)
129                           (append (list (intern (concat "calcFunc-ltp" letter))
130                                         (calc-top-n 1))
131                                   (calc-top-list-n (1- nargs) 2)))
132      (calc-enter-result nargs (concat "utp" letter)
133                         (append (list (intern (concat "calcFunc-utp" letter))
134                                       (calc-top-n 1))
135                                 (calc-top-list-n (1- nargs) 2))))))
136
137
138
139
140 ;;; Sources:  Numerical Recipes, Press et al;
141 ;;;           Handbook of Mathematical Functions, Abramowitz & Stegun.
142
143
144 ;;; Gamma function.
145
146 (defun calcFunc-gamma (x)
147   (or (math-numberp x) (math-reject-arg x 'numberp))
148   (calcFunc-fact (math-add x -1)))
149
150 (defun math-gammap1-raw (x &optional fprec nfprec)   ; compute gamma(1 + x)
151   (or fprec
152       (setq fprec (math-float calc-internal-prec)
153             nfprec (math-float (- calc-internal-prec))))
154   (cond ((math-lessp-float (calcFunc-re x) fprec)
155          (if (math-lessp-float (calcFunc-re x) nfprec)
156              (math-neg (math-div
157                         (math-pi)
158                         (math-mul (math-gammap1-raw
159                                    (math-add (math-neg x)
160                                              '(float -1 0))
161                                    fprec nfprec)
162                                   (math-sin-raw
163                                    (math-mul (math-pi) x)))))
164            (let ((xplus1 (math-add x '(float 1 0))))
165              (math-div (math-gammap1-raw xplus1 fprec nfprec) xplus1))))
166         ((and (math-realp x)
167               (math-lessp-float '(float 736276 0) x))
168          (math-overflow))
169         (t   ; re(x) now >= 10.0
170          (let ((xinv (math-div 1 x))
171                (lnx (math-ln-raw x)))
172            (math-mul (math-sqrt-two-pi)
173                      (math-exp-raw
174                       (math-gamma-series
175                        (math-sub (math-mul (math-add x '(float 5 -1))
176                                            lnx)
177                                  x)
178                        xinv
179                        (math-sqr xinv)
180                        '(float 0 0)
181                        2)))))))
182
183 (defun math-gamma-series (sum x xinvsqr oterm n)
184   (math-working "gamma" sum)
185   (let* ((bn (math-bernoulli-number n))
186          (term (math-mul (math-div-float (math-float (nth 1 bn))
187                                          (math-float (* (nth 2 bn)
188                                                         (* n (1- n)))))
189                          x))
190          (next (math-add sum term)))
191     (if (math-nearly-equal sum next)
192         next
193       (if (> n (* 2 calc-internal-prec))
194           (progn
195             ;; Need this because series eventually diverges for large enough n.
196             (calc-record-why
197              "*Gamma computation stopped early, not all digits may be valid")
198             next)
199         (math-gamma-series next (math-mul x xinvsqr) xinvsqr term (+ n 2))))))
200
201
202 ;;; Incomplete gamma function.
203
204 (defvar math-current-gamma-value nil)
205 (defun calcFunc-gammaP (a x)
206   (if (equal x '(var inf var-inf))
207       '(float 1 0)
208     (math-inexact-result)
209     (or (Math-numberp a) (math-reject-arg a 'numberp))
210     (or (math-numberp x) (math-reject-arg x 'numberp))
211     (if (and (math-num-integerp a)
212              (integerp (setq a (math-trunc a)))
213              (> a 0) (< a 20))
214         (math-sub 1 (calcFunc-gammaQ a x))
215       (let ((math-current-gamma-value (calcFunc-gamma a)))
216         (math-div (calcFunc-gammag a x) math-current-gamma-value)))))
217
218 (defun calcFunc-gammaQ (a x)
219   (if (equal x '(var inf var-inf))
220       '(float 0 0)
221     (math-inexact-result)
222     (or (Math-numberp a) (math-reject-arg a 'numberp))
223     (or (math-numberp x) (math-reject-arg x 'numberp))
224     (if (and (math-num-integerp a)
225              (integerp (setq a (math-trunc a)))
226              (> a 0) (< a 20))
227         (let ((n 0)
228               (sum '(float 1 0))
229               (term '(float 1 0)))
230           (math-with-extra-prec 1
231             (while (< (setq n (1+ n)) a)
232               (setq term (math-div (math-mul term x) n)
233                     sum (math-add sum term))
234               (math-working "gamma" sum))
235             (math-mul sum (calcFunc-exp (math-neg x)))))
236       (let ((math-current-gamma-value (calcFunc-gamma a)))
237         (math-div (calcFunc-gammaG a x) math-current-gamma-value)))))
238
239 (defun calcFunc-gammag (a x)
240   (if (equal x '(var inf var-inf))
241       (calcFunc-gamma a)
242     (math-inexact-result)
243     (or (Math-numberp a) (math-reject-arg a 'numberp))
244     (or (Math-numberp x) (math-reject-arg x 'numberp))
245     (math-with-extra-prec 2
246       (setq a (math-float a))
247       (setq x (math-float x))
248       (if (or (math-negp (calcFunc-re a))
249               (math-lessp-float (calcFunc-re x)
250                                 (math-add-float (calcFunc-re a)
251                                                 '(float 1 0))))
252           (math-inc-gamma-series a x)
253         (math-sub (or math-current-gamma-value (calcFunc-gamma a))
254                   (math-inc-gamma-cfrac a x))))))
255
256 (defun calcFunc-gammaG (a x)
257   (if (equal x '(var inf var-inf))
258       '(float 0 0)
259     (math-inexact-result)
260     (or (Math-numberp a) (math-reject-arg a 'numberp))
261     (or (Math-numberp x) (math-reject-arg x 'numberp))
262     (math-with-extra-prec 2
263       (setq a (math-float a))
264       (setq x (math-float x))
265       (if (or (math-negp (calcFunc-re a))
266               (math-lessp-float (calcFunc-re x)
267                                 (math-add-float (math-abs-approx a)
268                                                 '(float 1 0))))
269           (math-sub (or math-current-gamma-value (calcFunc-gamma a))
270                     (math-inc-gamma-series a x))
271         (math-inc-gamma-cfrac a x)))))
272
273 (defun math-inc-gamma-series (a x)
274   (if (Math-zerop x)
275       '(float 0 0)
276     (math-mul (math-exp-raw (math-sub (math-mul a (math-ln-raw x)) x))
277               (math-with-extra-prec 2
278                 (let ((start (math-div '(float 1 0) a)))
279                   (math-inc-gamma-series-step start start a x))))))
280
281 (defun math-inc-gamma-series-step (sum term a x)
282   (math-working "gamma" sum)
283   (setq a (math-add a '(float 1 0))
284         term (math-div (math-mul term x) a))
285   (let ((next (math-add sum term)))
286     (if (math-nearly-equal sum next)
287         next
288       (math-inc-gamma-series-step next term a x))))
289
290 (defun math-inc-gamma-cfrac (a x)
291   (if (Math-zerop x)
292       (or math-current-gamma-value (calcFunc-gamma a))
293     (math-mul (math-exp-raw (math-sub (math-mul a (math-ln-raw x)) x))
294               (math-inc-gamma-cfrac-step '(float 1 0) x
295                                          '(float 0 0) '(float 1 0)
296                                          '(float 1 0) '(float 1 0) '(float 0 0)
297                                          a x))))
298
299 (defun math-inc-gamma-cfrac-step (a0 a1 b0 b1 n fac g a x)
300   (let ((ana (math-sub n a))
301         (anf (math-mul n fac)))
302     (setq n (math-add n '(float 1 0))
303           a0 (math-mul (math-add a1 (math-mul a0 ana)) fac)
304           b0 (math-mul (math-add b1 (math-mul b0 ana)) fac)
305           a1 (math-add (math-mul x a0) (math-mul anf a1))
306           b1 (math-add (math-mul x b0) (math-mul anf b1)))
307     (if (math-zerop a1)
308         (math-inc-gamma-cfrac-step a0 a1 b0 b1 n fac g a x)
309       (setq fac (math-div '(float 1 0) a1))
310       (let ((next (math-mul b1 fac)))
311         (math-working "gamma" next)
312         (if (math-nearly-equal next g)
313             next
314           (math-inc-gamma-cfrac-step a0 a1 b0 b1 n fac next a x))))))
315
316
317 ;;; Error function.
318
319 (defun calcFunc-erf (x)
320   (if (equal x '(var inf var-inf))
321       '(float 1 0)
322     (if (equal x '(neg (var inf var-inf)))
323         '(float -1 0)
324       (if (Math-zerop x)
325           x
326         (let ((math-current-gamma-value (math-sqrt-pi)))
327           (math-to-same-complex-quad
328            (math-div (calcFunc-gammag '(float 5 -1)
329                                       (math-sqr (math-to-complex-quad-one x)))
330                      math-current-gamma-value)
331            x))))))
332
333 (defun calcFunc-erfc (x)
334   (if (equal x '(var inf var-inf))
335       '(float 0 0)
336     (if (math-posp x)
337         (let ((math-current-gamma-value (math-sqrt-pi)))
338           (math-div (calcFunc-gammaG '(float 5 -1) (math-sqr x))
339                     math-current-gamma-value))
340       (math-sub 1 (calcFunc-erf x)))))
341
342 (defun math-to-complex-quad-one (x)
343   (if (eq (car-safe x) 'polar) (setq x (math-complex x)))
344   (if (eq (car-safe x) 'cplx)
345       (list 'cplx (math-abs (nth 1 x)) (math-abs (nth 2 x)))
346     x))
347
348 (defun math-to-same-complex-quad (x y)
349   (if (eq (car-safe y) 'cplx)
350       (if (eq (car-safe x) 'cplx)
351           (list 'cplx
352                 (if (math-negp (nth 1 y)) (math-neg (nth 1 x)) (nth 1 x))
353                 (if (math-negp (nth 2 y)) (math-neg (nth 2 x)) (nth 2 x)))
354         (if (math-negp (nth 1 y)) (math-neg x) x))
355     (if (math-negp y)
356         (if (eq (car-safe x) 'cplx)
357             (list 'cplx (math-neg (nth 1 x)) (nth 2 x))
358           (math-neg x))
359       x)))
360
361
362 ;;; Beta function.
363
364 (defun calcFunc-beta (a b)
365   (if (math-num-integerp a)
366       (let ((am (math-add a -1)))
367         (or (math-numberp b) (math-reject-arg b 'numberp))
368         (math-div 1 (math-mul b (calcFunc-choose (math-add b am) am))))
369     (if (math-num-integerp b)
370         (calcFunc-beta b a)
371       (math-div (math-mul (calcFunc-gamma a) (calcFunc-gamma b))
372                 (calcFunc-gamma (math-add a b))))))
373
374
375 ;;; Incomplete beta function.
376
377 (defvar math-current-beta-value nil)
378 (defun calcFunc-betaI (x a b)
379   (cond ((math-zerop x)
380          '(float 0 0))
381         ((math-equal-int x 1)
382          '(float 1 0))
383         ((or (math-zerop a)
384              (and (math-num-integerp a)
385                   (math-negp a)))
386          (if (or (math-zerop b)
387                  (and (math-num-integerp b)
388                       (math-negp b)))
389              (math-reject-arg b 'range)
390            '(float 1 0)))
391         ((or (math-zerop b)
392              (and (math-num-integerp b)
393                   (math-negp b)))
394          '(float 0 0))
395         ((not (math-numberp a)) (math-reject-arg a 'numberp))
396         ((not (math-numberp b)) (math-reject-arg b 'numberp))
397         ((math-inexact-result))
398         (t (let ((math-current-beta-value (calcFunc-beta a b)))
399              (math-div (calcFunc-betaB x a b) math-current-beta-value)))))
400
401 (defun calcFunc-betaB (x a b)
402   (cond
403    ((math-zerop x)
404     '(float 0 0))
405    ((math-equal-int x 1)
406     (calcFunc-beta a b))
407    ((not (math-numberp x)) (math-reject-arg x 'numberp))
408    ((not (math-numberp a)) (math-reject-arg a 'numberp))
409    ((not (math-numberp b)) (math-reject-arg b 'numberp))
410    ((math-zerop a) (math-reject-arg a 'nonzerop))
411    ((math-zerop b) (math-reject-arg b 'nonzerop))
412    ((and (math-num-integerp b)
413          (if (math-negp b)
414              (math-reject-arg b 'range)
415            (Math-natnum-lessp (setq b (math-trunc b)) 20)))
416     (and calc-symbolic-mode (or (math-floatp a) (math-floatp b))
417          (math-inexact-result))
418     (math-mul
419      (math-with-extra-prec 2
420        (let* ((i 0)
421               (term 1)
422               (sum (math-div term a)))
423          (while (< (setq i (1+ i)) b)
424            (setq term (math-mul (math-div (math-mul term (- i b)) i) x)
425                  sum (math-add sum (math-div term (math-add a i))))
426            (math-working "beta" sum))
427          sum))
428      (math-pow x a)))
429    ((and (math-num-integerp a)
430          (if (math-negp a)
431              (math-reject-arg a 'range)
432            (Math-natnum-lessp (setq a (math-trunc a)) 20)))
433     (math-sub (or math-current-beta-value (calcFunc-beta a b))
434               (calcFunc-betaB (math-sub 1 x) b a)))
435    (t
436     (math-inexact-result)
437     (math-with-extra-prec 2
438       (setq x (math-float x))
439       (setq a (math-float a))
440       (setq b (math-float b))
441       (let ((bt (math-exp-raw (math-add (math-mul a (math-ln-raw x))
442                                         (math-mul b (math-ln-raw
443                                                      (math-sub '(float 1 0)
444                                                                x)))))))
445         (if (Math-lessp x (math-div (math-add a '(float 1 0))
446                                     (math-add (math-add a b) '(float 2 0))))
447             (math-div (math-mul bt (math-beta-cfrac a b x)) a)
448           (math-sub (or math-current-beta-value (calcFunc-beta a b))
449                     (math-div (math-mul bt
450                                         (math-beta-cfrac b a (math-sub 1 x)))
451                               b))))))))
452
453 (defun math-beta-cfrac (a b x)
454   (let ((qab (math-add a b))
455         (qap (math-add a '(float 1 0)))
456         (qam (math-add a '(float -1 0))))
457     (math-beta-cfrac-step '(float 1 0)
458                           (math-sub '(float 1 0)
459                                     (math-div (math-mul qab x) qap))
460                           '(float 1 0) '(float 1 0)
461                           '(float 1 0)
462                           qab qap qam a b x)))
463
464 (defun math-beta-cfrac-step (az bz am bm m qab qap qam a b x)
465   (let* ((two-m (math-mul m '(float 2 0)))
466          (d (math-div (math-mul (math-mul (math-sub b m) m) x)
467                       (math-mul (math-add qam two-m) (math-add a two-m))))
468          (ap (math-add az (math-mul d am)))
469          (bp (math-add bz (math-mul d bm)))
470          (d2 (math-neg
471               (math-div (math-mul (math-mul (math-add a m) (math-add qab m)) x)
472                         (math-mul (math-add qap two-m) (math-add a two-m)))))
473          (app (math-add ap (math-mul d2 az)))
474          (bpp (math-add bp (math-mul d2 bz)))
475          (next (math-div app bpp)))
476     (math-working "beta" next)
477     (if (math-nearly-equal next az)
478         next
479       (math-beta-cfrac-step next '(float 1 0)
480                             (math-div ap bpp) (math-div bp bpp)
481                             (math-add m '(float 1 0))
482                             qab qap qam a b x))))
483
484
485 ;;; Bessel functions.
486
487 ;;; Should generalize this to handle arbitrary precision!
488
489 (defun calcFunc-besJ (v x)
490   (or (math-numberp v) (math-reject-arg v 'numberp))
491   (or (math-numberp x) (math-reject-arg x 'numberp))
492   (let ((calc-internal-prec (min 8 calc-internal-prec)))
493     (math-with-extra-prec 3
494       (setq x (math-float (math-normalize x)))
495       (setq v (math-float (math-normalize v)))
496       (cond ((math-zerop x)
497              (if (math-zerop v)
498                  '(float 1 0)
499                '(float 0 0)))
500             ((math-inexact-result))
501             ((not (math-num-integerp v))
502              (let ((start (math-div 1 (calcFunc-fact v))))
503                (math-mul (math-besJ-series start start
504                                            0
505                                            (math-mul '(float -25 -2)
506                                                      (math-sqr x))
507                                            v)
508                          (math-pow (math-div x 2) v))))
509             ((math-negp (setq v (math-trunc v)))
510              (if (math-oddp v)
511                  (math-neg (calcFunc-besJ (math-neg v) x))
512                (calcFunc-besJ (math-neg v) x)))
513             ((eq v 0)
514              (math-besJ0 x))
515             ((eq v 1)
516              (math-besJ1 x))
517             ((Math-lessp v (math-abs-approx x))
518              (let ((j 0)
519                    (bjm (math-besJ0 x))
520                    (bj (math-besJ1 x))
521                    (two-over-x (math-div 2 x))
522                    bjp)
523                (while (< (setq j (1+ j)) v)
524                  (setq bjp (math-sub (math-mul (math-mul j two-over-x) bj)
525                                      bjm)
526                        bjm bj
527                        bj bjp))
528                bj))
529             (t
530              (if (Math-lessp 100 v) (math-reject-arg v 'range))
531              (let* ((j (logior (+ v (math-isqrt-small (* 40 v))) 1))
532                     (two-over-x (math-div 2 x))
533                     (jsum nil)
534                     (bjp '(float 0 0))
535                     (sum '(float 0 0))
536                     (bj '(float 1 0))
537                     bjm ans)
538                (while (> (setq j (1- j)) 0)
539                  (setq bjm (math-sub (math-mul (math-mul j two-over-x) bj)
540                                      bjp)
541                        bjp bj
542                        bj bjm)
543                  (if (> (nth 2 (math-abs-approx bj)) 10)
544                      (setq bj (math-mul bj '(float 1 -10))
545                            bjp (math-mul bjp '(float 1 -10))
546                            ans (and ans (math-mul ans '(float 1 -10)))
547                            sum (math-mul sum '(float 1 -10))))
548                  (or (setq jsum (not jsum))
549                      (setq sum (math-add sum bj)))
550                  (if (= j v)
551                      (setq ans bjp)))
552                (math-div ans (math-sub (math-mul 2 sum) bj))))))))
553
554 (defun math-besJ-series (sum term k zz vk)
555   (math-working "besJ" sum)
556   (setq k (1+ k)
557         vk (math-add 1 vk)
558         term (math-div (math-mul term zz) (math-mul k vk)))
559   (let ((next (math-add sum term)))
560     (if (math-nearly-equal next sum)
561         next
562       (math-besJ-series next term k zz vk))))
563
564 (defun math-besJ0 (x &optional yflag)
565   (cond ((and (not yflag) (math-negp (calcFunc-re x)))
566          (math-besJ0 (math-neg x)))
567         ((Math-lessp '(float 8 0) (math-abs-approx x))
568          (let* ((z (math-div '(float 8 0) x))
569                 (y (math-sqr z))
570                 (xx (math-add x '(float (bigneg 164 398 785) -9)))
571                 (a1 (math-poly-eval y
572                                     '((float (bigpos 211 887 093 2) -16)
573                                       (float (bigneg 639 370 073 2) -15)
574                                       (float (bigpos 407 510 734 2) -14)
575                                       (float (bigneg 627 628 098 1) -12)
576                                       (float 1 0))))
577                 (a2 (math-poly-eval y
578                                     '((float (bigneg 152 935 934) -16)
579                                       (float (bigpos 161 095 621 7) -16)
580                                       (float (bigneg 651 147 911 6) -15)
581                                       (float (bigpos 765 488 430 1) -13)
582                                       (float (bigneg 995 499 562 1) -11))))
583                 (sc (math-sin-cos-raw xx)))
584                (if yflag
585                    (setq sc (cons (math-neg (cdr sc)) (car sc))))
586                (math-mul (math-sqrt
587                           (math-div '(float (bigpos 722 619 636) -9) x))
588                          (math-sub (math-mul (cdr sc) a1)
589                                    (math-mul (car sc) (math-mul z a2))))))
590          (t
591           (let ((y (math-sqr x)))
592             (math-div (math-poly-eval y
593                                       '((float (bigneg 456 052 849 1) -7)
594                                         (float (bigpos 017 233 739 7) -5)
595                                         (float (bigneg 418 442 121 1) -2)
596                                         (float (bigpos 407 196 516 6) -1)
597                                         (float (bigneg 354 590 362 13) 0)
598                                         (float (bigpos 574 490 568 57) 0)))
599                       (math-poly-eval y
600                                       '((float 1 0)
601                                         (float (bigpos 712 532 678 2) -7)
602                                         (float (bigpos 853 264 927 5) -5)
603                                         (float (bigpos 718 680 494 9) -3)
604                                         (float (bigpos 985 532 029 1) 0)
605                                         (float (bigpos 411 490 568 57) 0))))))))
606
607 (defun math-besJ1 (x &optional yflag)
608   (cond ((and (math-negp (calcFunc-re x)) (not yflag))
609          (math-neg (math-besJ1 (math-neg x))))
610         ((Math-lessp '(float 8 0) (math-abs-approx x))
611          (let* ((z (math-div '(float 8 0) x))
612                 (y (math-sqr z))
613                 (xx (math-add x '(float (bigneg 491 194 356 2) -9)))
614                 (a1 (math-poly-eval y
615                                     '((float (bigneg 019 337 240) -15)
616                                       (float (bigpos 174 520 457 2) -15)
617                                       (float (bigneg 496 396 516 3) -14)
618                                       (float 183105 -8)
619                                       (float 1 0))))
620                 (a2 (math-poly-eval y
621                                     '((float (bigpos 412 787 105) -15)
622                                       (float (bigneg 987 228 88) -14)
623                                       (float (bigpos 096 199 449 8) -15)
624                                       (float (bigneg 873 690 002 2) -13)
625                                       (float (bigpos 995 499 687 4) -11))))
626                 (sc (math-sin-cos-raw xx)))
627            (if yflag
628                (setq sc (cons (math-neg (cdr sc)) (car sc)))
629              (if (math-negp x)
630                  (setq sc (cons (math-neg (car sc)) (math-neg (cdr sc))))))
631            (math-mul (math-sqrt (math-div '(float (bigpos 722 619 636) -9) x))
632                      (math-sub (math-mul (cdr sc) a1)
633                                (math-mul (car sc) (math-mul z a2))))))
634         (t
635          (let ((y (math-sqr x)))
636            (math-mul
637             x
638             (math-div (math-poly-eval y
639                                       '((float (bigneg 606 036 016 3) -8)
640                                         (float (bigpos 826 044 157) -4)
641                                         (float (bigneg 439 611 972 2) -3)
642                                         (float (bigpos 531 968 423 2) -1)
643                                         (float (bigneg 235 059 895 7) 0)
644                                         (float (bigpos 232 614 362 72) 0)))
645                       (math-poly-eval y
646                                       '((float 1 0)
647                                         (float (bigpos 397 991 769 3) -7)
648                                         (float (bigpos 394 743 944 9) -5)
649                                         (float (bigpos 474 330 858 1) -2)
650                                         (float (bigpos 178 535 300 2) 0)
651                                         (float (bigpos 442 228 725 144)
652                                                0)))))))))
653
654 (defun calcFunc-besY (v x)
655   (math-inexact-result)
656   (or (math-numberp v) (math-reject-arg v 'numberp))
657   (or (math-numberp x) (math-reject-arg x 'numberp))
658   (let ((calc-internal-prec (min 8 calc-internal-prec)))
659     (math-with-extra-prec 3
660       (setq x (math-float (math-normalize x)))
661       (setq v (math-float (math-normalize v)))
662       (cond ((not (math-num-integerp v))
663              (let ((sc (math-sin-cos-raw (math-mul v (math-pi)))))
664                (math-div (math-sub (math-mul (calcFunc-besJ v x) (cdr sc))
665                                    (calcFunc-besJ (math-neg v) x))
666                          (car sc))))
667             ((math-negp (setq v (math-trunc v)))
668              (if (math-oddp v)
669                  (math-neg (calcFunc-besY (math-neg v) x))
670                (calcFunc-besY (math-neg v) x)))
671             ((eq v 0)
672              (math-besY0 x))
673             ((eq v 1)
674              (math-besY1 x))
675             (t
676              (let ((j 0)
677                    (bym (math-besY0 x))
678                    (by (math-besY1 x))
679                    (two-over-x (math-div 2 x))
680                    byp)
681                (while (< (setq j (1+ j)) v)
682                  (setq byp (math-sub (math-mul (math-mul j two-over-x) by)
683                                      bym)
684                        bym by
685                        by byp))
686                by))))))
687
688 (defun math-besY0 (x)
689   (cond ((Math-lessp (math-abs-approx x) '(float 8 0))
690          (let ((y (math-sqr x)))
691            (math-add
692             (math-div (math-poly-eval y
693                                       '((float (bigpos 733 622 284 2) -7)
694                                         (float (bigneg 757 792 632 8) -5)
695                                         (float (bigpos 129 988 087 1) -2)
696                                         (float (bigneg 036 598 123 5) -1)
697                                         (float (bigpos 065 834 062 7) 0)
698                                         (float (bigneg 389 821 957 2) 0)))
699                       (math-poly-eval y
700                                       '((float 1 0)
701                                         (float (bigpos 244 030 261 2) -7)
702                                         (float (bigpos 647 472 474) -4)
703                                         (float (bigpos 438 466 189 7) -3)
704                                         (float (bigpos 648 499 452 7) -1)
705                                         (float (bigpos 269 544 076 40) 0))))
706             (math-mul '(float (bigpos 772 619 636) -9)
707                       (math-mul (math-besJ0 x) (math-ln-raw x))))))
708         ((math-negp (calcFunc-re x))
709          (math-add (math-besJ0 (math-neg x) t)
710                    (math-mul '(cplx 0 2)
711                              (math-besJ0 (math-neg x)))))
712         (t
713          (math-besJ0 x t))))
714
715 (defun math-besY1 (x)
716   (cond ((Math-lessp (math-abs-approx x) '(float 8 0))
717          (let ((y (math-sqr x)))
718            (math-add
719             (math-mul
720              x
721              (math-div (math-poly-eval y
722                                        '((float (bigpos 935 937 511 8) -6)
723                                          (float (bigneg 726 922 237 4) -3)
724                                          (float (bigpos 551 264 349 7) -1)
725                                          (float (bigneg 139 438 153 5) 1)
726                                          (float (bigpos 439 527 127) 4)
727                                          (float (bigneg 943 604 900 4) 3)))
728                        (math-poly-eval y
729                                        '((float 1 0)
730                                          (float (bigpos 885 632 549 3) -7)
731                                          (float (bigpos 605 042 102) -3)
732                                          (float (bigpos 002 904 245 2) -2)
733                                          (float (bigpos 367 650 733 3) 0)
734                                          (float (bigpos 664 419 244 4) 2)
735                                          (float (bigpos 057 958 249) 5)))))
736             (math-mul '(float (bigpos 772 619 636) -9)
737                       (math-sub (math-mul (math-besJ1 x) (math-ln-raw x))
738                                 (math-div 1 x))))))
739         ((math-negp (calcFunc-re x))
740          (math-neg
741           (math-add (math-besJ1 (math-neg x) t)
742                     (math-mul '(cplx 0 2)
743                               (math-besJ1 (math-neg x))))))
744         (t
745          (math-besJ1 x t))))
746
747 (defun math-poly-eval (x coefs)
748   (let ((accum (car coefs)))
749     (while (setq coefs (cdr coefs))
750       (setq accum (math-add (car coefs) (math-mul accum x))))
751     accum))
752
753
754 ;;;; Bernoulli and Euler polynomials and numbers.
755
756 (defun calcFunc-bern (n &optional x)
757   (if (and x (not (math-zerop x)))
758       (if (and calc-symbolic-mode (math-floatp x))
759           (math-inexact-result)
760         (math-build-polynomial-expr (math-bernoulli-coefs n) x))
761     (or (math-num-natnump n) (math-reject-arg n 'natnump))
762     (if (consp n)
763         (progn
764           (math-inexact-result)
765           (math-float (math-bernoulli-number (math-trunc n))))
766       (math-bernoulli-number n))))
767
768 (defun calcFunc-euler (n &optional x)
769   (or (math-num-natnump n) (math-reject-arg n 'natnump))
770   (if x
771       (let* ((n1 (math-add n 1))
772              (coefs (math-bernoulli-coefs n1))
773              (fac (math-div (math-pow 2 n1) n1))
774              (k -1)
775              (x1 (math-div (math-add x 1) 2))
776              (x2 (math-div x 2)))
777         (if (math-numberp x)
778             (if (and calc-symbolic-mode (math-floatp x))
779                 (math-inexact-result)
780               (math-mul fac
781                         (math-sub (math-build-polynomial-expr coefs x1)
782                                   (math-build-polynomial-expr coefs x2))))
783           (calcFunc-collect
784            (math-reduce-vec
785             'math-add
786             (cons 'vec
787                   (mapcar (function
788                            (lambda (c)
789                              (setq k (1+ k))
790                              (math-mul (math-mul fac c)
791                                        (math-sub (math-pow x1 k)
792                                                  (math-pow x2 k)))))
793                           coefs)))
794            x)))
795     (math-mul (math-pow 2 n)
796               (if (consp n)
797                   (progn
798                     (math-inexact-result)
799                     (calcFunc-euler n '(float 5 -1)))
800                 (calcFunc-euler n '(frac 1 2))))))
801
802 (defvar math-bernoulli-b-cache '((frac -174611
803                                        (bigpos 0 200 291 698 662 857 802))
804                                  (frac 43867 (bigpos 0 944 170 217 94 109 5))
805                                  (frac -3617 (bigpos 0 880 842 622 670 10))
806                                  (frac 1 (bigpos 600 249 724 74))
807                                  (frac -691 (bigpos 0 368 674 307 1))
808                                  (frac 1 (bigpos 160 900 47))
809                                  (frac -1 (bigpos 600 209 1))
810                                  (frac 1 30240) (frac -1 720)
811                                  (frac 1 12) 1 ))
812
813 (defvar math-bernoulli-B-cache '((frac -174611 330) (frac 43867 798)
814                                  (frac -3617 510) (frac 7 6) (frac -691 2730)
815                                  (frac 5 66) (frac -1 30) (frac 1 42)
816                                  (frac -1 30) (frac 1 6) 1 ))
817
818 (defvar math-bernoulli-cache-size 11)
819 (defun math-bernoulli-coefs (n)
820   (let* ((coefs (list (calcFunc-bern n)))
821          (nn (math-trunc n))
822          (k nn)
823          (term nn)
824          coef
825