Subversion Repositories Kolibri OS

Rev

Blame | Last modification | View Log | RSS feed

  1. // Special functions -*- C++ -*-
  2.  
  3. // Copyright (C) 2006-2015 Free Software Foundation, Inc.
  4. //
  5. // This file is part of the GNU ISO C++ Library.  This library is free
  6. // software; you can redistribute it and/or modify it under the
  7. // terms of the GNU General Public License as published by the
  8. // Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
  9. // any later version.
  10. //
  11. // This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12. // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13. // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14. // GNU General Public License for more details.
  15. //
  16. // Under Section 7 of GPL version 3, you are granted additional
  17. // permissions described in the GCC Runtime Library Exception, version
  18. // 3.1, as published by the Free Software Foundation.
  19.  
  20. // You should have received a copy of the GNU General Public License and
  21. // a copy of the GCC Runtime Library Exception along with this program;
  22. // see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see
  23. // <http://www.gnu.org/licenses/>.
  24.  
  25. /** @file tr1/bessel_function.tcc
  26.  *  This is an internal header file, included by other library headers.
  27.  *  Do not attempt to use it directly. @headername{tr1/cmath}
  28.  */
  29.  
  30. //
  31. // ISO C++ 14882 TR1: 5.2  Special functions
  32. //
  33.  
  34. // Written by Edward Smith-Rowland.
  35. //
  36. // References:
  37. //   (1) Handbook of Mathematical Functions,
  38. //       ed. Milton Abramowitz and Irene A. Stegun,
  39. //       Dover Publications,
  40. //       Section 9, pp. 355-434, Section 10 pp. 435-478
  41. //   (2) The Gnu Scientific Library, http://www.gnu.org/software/gsl
  42. //   (3) Numerical Recipes in C, by W. H. Press, S. A. Teukolsky,
  43. //       W. T. Vetterling, B. P. Flannery, Cambridge University Press (1992),
  44. //       2nd ed, pp. 240-245
  45.  
  46. #ifndef _GLIBCXX_TR1_BESSEL_FUNCTION_TCC
  47. #define _GLIBCXX_TR1_BESSEL_FUNCTION_TCC 1
  48.  
  49. #include "special_function_util.h"
  50.  
  51. namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
  52. {
  53. namespace tr1
  54. {
  55.   // [5.2] Special functions
  56.  
  57.   // Implementation-space details.
  58.   namespace __detail
  59.   {
  60.   _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
  61.  
  62.     /**
  63.      *   @brief Compute the gamma functions required by the Temme series
  64.      *          expansions of @f$ N_\nu(x) @f$ and @f$ K_\nu(x) @f$.
  65.      *   @f[
  66.      *     \Gamma_1 = \frac{1}{2\mu}
  67.      *                [\frac{1}{\Gamma(1 - \mu)} - \frac{1}{\Gamma(1 + \mu)}]
  68.      *   @f]
  69.      *   and
  70.      *   @f[
  71.      *     \Gamma_2 = \frac{1}{2}
  72.      *                [\frac{1}{\Gamma(1 - \mu)} + \frac{1}{\Gamma(1 + \mu)}]
  73.      *   @f]
  74.      *   where @f$ -1/2 <= \mu <= 1/2 @f$ is @f$ \mu = \nu - N @f$ and @f$ N @f$.
  75.      *   is the nearest integer to @f$ \nu @f$.
  76.      *   The values of \f$ \Gamma(1 + \mu) \f$ and \f$ \Gamma(1 - \mu) \f$
  77.      *   are returned as well.
  78.      *
  79.      *   The accuracy requirements on this are exquisite.
  80.      *
  81.      *   @param __mu     The input parameter of the gamma functions.
  82.      *   @param __gam1   The output function \f$ \Gamma_1(\mu) \f$
  83.      *   @param __gam2   The output function \f$ \Gamma_2(\mu) \f$
  84.      *   @param __gampl  The output function \f$ \Gamma(1 + \mu) \f$
  85.      *   @param __gammi  The output function \f$ \Gamma(1 - \mu) \f$
  86.      */
  87.     template <typename _Tp>
  88.     void
  89.     __gamma_temme(_Tp __mu,
  90.                   _Tp & __gam1, _Tp & __gam2, _Tp & __gampl, _Tp & __gammi)
  91.     {
  92. #if _GLIBCXX_USE_C99_MATH_TR1
  93.       __gampl = _Tp(1) / std::tr1::tgamma(_Tp(1) + __mu);
  94.       __gammi = _Tp(1) / std::tr1::tgamma(_Tp(1) - __mu);
  95. #else
  96.       __gampl = _Tp(1) / __gamma(_Tp(1) + __mu);
  97.       __gammi = _Tp(1) / __gamma(_Tp(1) - __mu);
  98. #endif
  99.  
  100.       if (std::abs(__mu) < std::numeric_limits<_Tp>::epsilon())
  101.         __gam1 = -_Tp(__numeric_constants<_Tp>::__gamma_e());
  102.       else
  103.         __gam1 = (__gammi - __gampl) / (_Tp(2) * __mu);
  104.  
  105.       __gam2 = (__gammi + __gampl) / (_Tp(2));
  106.  
  107.       return;
  108.     }
  109.  
  110.  
  111.     /**
  112.      *   @brief  Compute the Bessel @f$ J_\nu(x) @f$ and Neumann
  113.      *           @f$ N_\nu(x) @f$ functions and their first derivatives
  114.      *           @f$ J'_\nu(x) @f$ and @f$ N'_\nu(x) @f$ respectively.
  115.      *           These four functions are computed together for numerical
  116.      *           stability.
  117.      *
  118.      *   @param  __nu  The order of the Bessel functions.
  119.      *   @param  __x   The argument of the Bessel functions.
  120.      *   @param  __Jnu  The output Bessel function of the first kind.
  121.      *   @param  __Nnu  The output Neumann function (Bessel function of the second kind).
  122.      *   @param  __Jpnu  The output derivative of the Bessel function of the first kind.
  123.      *   @param  __Npnu  The output derivative of the Neumann function.
  124.      */
  125.     template <typename _Tp>
  126.     void
  127.     __bessel_jn(_Tp __nu, _Tp __x,
  128.                 _Tp & __Jnu, _Tp & __Nnu, _Tp & __Jpnu, _Tp & __Npnu)
  129.     {
  130.       if (__x == _Tp(0))
  131.         {
  132.           if (__nu == _Tp(0))
  133.             {
  134.               __Jnu = _Tp(1);
  135.               __Jpnu = _Tp(0);
  136.             }
  137.           else if (__nu == _Tp(1))
  138.             {
  139.               __Jnu = _Tp(0);
  140.               __Jpnu = _Tp(0.5L);
  141.             }
  142.           else
  143.             {
  144.               __Jnu = _Tp(0);
  145.               __Jpnu = _Tp(0);
  146.             }
  147.           __Nnu = -std::numeric_limits<_Tp>::infinity();
  148.           __Npnu = std::numeric_limits<_Tp>::infinity();
  149.           return;
  150.         }
  151.  
  152.       const _Tp __eps = std::numeric_limits<_Tp>::epsilon();
  153.       //  When the multiplier is N i.e.
  154.       //  fp_min = N * min()
  155.       //  Then J_0 and N_0 tank at x = 8 * N (J_0 = 0 and N_0 = nan)!
  156.       //const _Tp __fp_min = _Tp(20) * std::numeric_limits<_Tp>::min();
  157.       const _Tp __fp_min = std::sqrt(std::numeric_limits<_Tp>::min());
  158.       const int __max_iter = 15000;
  159.       const _Tp __x_min = _Tp(2);
  160.  
  161.       const int __nl = (__x < __x_min
  162.                     ? static_cast<int>(__nu + _Tp(0.5L))
  163.                     : std::max(0, static_cast<int>(__nu - __x + _Tp(1.5L))));
  164.  
  165.       const _Tp __mu = __nu - __nl;
  166.       const _Tp __mu2 = __mu * __mu;
  167.       const _Tp __xi = _Tp(1) / __x;
  168.       const _Tp __xi2 = _Tp(2) * __xi;
  169.       _Tp __w = __xi2 / __numeric_constants<_Tp>::__pi();
  170.       int __isign = 1;
  171.       _Tp __h = __nu * __xi;
  172.       if (__h < __fp_min)
  173.         __h = __fp_min;
  174.       _Tp __b = __xi2 * __nu;
  175.       _Tp __d = _Tp(0);
  176.       _Tp __c = __h;
  177.       int __i;
  178.       for (__i = 1; __i <= __max_iter; ++__i)
  179.         {
  180.           __b += __xi2;
  181.           __d = __b - __d;
  182.           if (std::abs(__d) < __fp_min)
  183.             __d = __fp_min;
  184.           __c = __b - _Tp(1) / __c;
  185.           if (std::abs(__c) < __fp_min)
  186.             __c = __fp_min;
  187.           __d = _Tp(1) / __d;
  188.           const _Tp __del = __c * __d;
  189.           __h *= __del;
  190.           if (__d < _Tp(0))
  191.             __isign = -__isign;
  192.           if (std::abs(__del - _Tp(1)) < __eps)
  193.             break;
  194.         }
  195.       if (__i > __max_iter)
  196.         std::__throw_runtime_error(__N("Argument x too large in __bessel_jn; "
  197.                                        "try asymptotic expansion."));
  198.       _Tp __Jnul = __isign * __fp_min;
  199.       _Tp __Jpnul = __h * __Jnul;
  200.       _Tp __Jnul1 = __Jnul;
  201.       _Tp __Jpnu1 = __Jpnul;
  202.       _Tp __fact = __nu * __xi;
  203.       for ( int __l = __nl; __l >= 1; --__l )
  204.         {
  205.           const _Tp __Jnutemp = __fact * __Jnul + __Jpnul;
  206.           __fact -= __xi;
  207.           __Jpnul = __fact * __Jnutemp - __Jnul;
  208.           __Jnul = __Jnutemp;
  209.         }
  210.       if (__Jnul == _Tp(0))
  211.         __Jnul = __eps;
  212.       _Tp __f= __Jpnul / __Jnul;
  213.       _Tp __Nmu, __Nnu1, __Npmu, __Jmu;
  214.       if (__x < __x_min)
  215.         {
  216.           const _Tp __x2 = __x / _Tp(2);
  217.           const _Tp __pimu = __numeric_constants<_Tp>::__pi() * __mu;
  218.           _Tp __fact = (std::abs(__pimu) < __eps
  219.                       ? _Tp(1) : __pimu / std::sin(__pimu));
  220.           _Tp __d = -std::log(__x2);
  221.           _Tp __e = __mu * __d;
  222.           _Tp __fact2 = (std::abs(__e) < __eps
  223.                        ? _Tp(1) : std::sinh(__e) / __e);
  224.           _Tp __gam1, __gam2, __gampl, __gammi;
  225.           __gamma_temme(__mu, __gam1, __gam2, __gampl, __gammi);
  226.           _Tp __ff = (_Tp(2) / __numeric_constants<_Tp>::__pi())
  227.                    * __fact * (__gam1 * std::cosh(__e) + __gam2 * __fact2 * __d);
  228.           __e = std::exp(__e);
  229.           _Tp __p = __e / (__numeric_constants<_Tp>::__pi() * __gampl);
  230.           _Tp __q = _Tp(1) / (__e * __numeric_constants<_Tp>::__pi() * __gammi);
  231.           const _Tp __pimu2 = __pimu / _Tp(2);
  232.           _Tp __fact3 = (std::abs(__pimu2) < __eps
  233.                        ? _Tp(1) : std::sin(__pimu2) / __pimu2 );
  234.           _Tp __r = __numeric_constants<_Tp>::__pi() * __pimu2 * __fact3 * __fact3;
  235.           _Tp __c = _Tp(1);
  236.           __d = -__x2 * __x2;
  237.           _Tp __sum = __ff + __r * __q;
  238.           _Tp __sum1 = __p;
  239.           for (__i = 1; __i <= __max_iter; ++__i)
  240.             {
  241.               __ff = (__i * __ff + __p + __q) / (__i * __i - __mu2);
  242.               __c *= __d / _Tp(__i);
  243.               __p /= _Tp(__i) - __mu;
  244.               __q /= _Tp(__i) + __mu;
  245.               const _Tp __del = __c * (__ff + __r * __q);
  246.               __sum += __del;
  247.               const _Tp __del1 = __c * __p - __i * __del;
  248.               __sum1 += __del1;
  249.               if ( std::abs(__del) < __eps * (_Tp(1) + std::abs(__sum)) )
  250.                 break;
  251.             }
  252.           if ( __i > __max_iter )
  253.             std::__throw_runtime_error(__N("Bessel y series failed to converge "
  254.                                            "in __bessel_jn."));
  255.           __Nmu = -__sum;
  256.           __Nnu1 = -__sum1 * __xi2;
  257.           __Npmu = __mu * __xi * __Nmu - __Nnu1;
  258.           __Jmu = __w / (__Npmu - __f * __Nmu);
  259.         }
  260.       else
  261.         {
  262.           _Tp __a = _Tp(0.25L) - __mu2;
  263.           _Tp __q = _Tp(1);
  264.           _Tp __p = -__xi / _Tp(2);
  265.           _Tp __br = _Tp(2) * __x;
  266.           _Tp __bi = _Tp(2);
  267.           _Tp __fact = __a * __xi / (__p * __p + __q * __q);
  268.           _Tp __cr = __br + __q * __fact;
  269.           _Tp __ci = __bi + __p * __fact;
  270.           _Tp __den = __br * __br + __bi * __bi;
  271.           _Tp __dr = __br / __den;
  272.           _Tp __di = -__bi / __den;
  273.           _Tp __dlr = __cr * __dr - __ci * __di;
  274.           _Tp __dli = __cr * __di + __ci * __dr;
  275.           _Tp __temp = __p * __dlr - __q * __dli;
  276.           __q = __p * __dli + __q * __dlr;
  277.           __p = __temp;
  278.           int __i;
  279.           for (__i = 2; __i <= __max_iter; ++__i)
  280.             {
  281.               __a += _Tp(2 * (__i - 1));
  282.               __bi += _Tp(2);
  283.               __dr = __a * __dr + __br;
  284.               __di = __a * __di + __bi;
  285.               if (std::abs(__dr) + std::abs(__di) < __fp_min)
  286.                 __dr = __fp_min;
  287.               __fact = __a / (__cr * __cr + __ci * __ci);
  288.               __cr = __br + __cr * __fact;
  289.               __ci = __bi - __ci * __fact;
  290.               if (std::abs(__cr) + std::abs(__ci) < __fp_min)
  291.                 __cr = __fp_min;
  292.               __den = __dr * __dr + __di * __di;
  293.               __dr /= __den;
  294.               __di /= -__den;
  295.               __dlr = __cr * __dr - __ci * __di;
  296.               __dli = __cr * __di + __ci * __dr;
  297.               __temp = __p * __dlr - __q * __dli;
  298.               __q = __p * __dli + __q * __dlr;
  299.               __p = __temp;
  300.               if (std::abs(__dlr - _Tp(1)) + std::abs(__dli) < __eps)
  301.                 break;
  302.           }
  303.           if (__i > __max_iter)
  304.             std::__throw_runtime_error(__N("Lentz's method failed "
  305.                                            "in __bessel_jn."));
  306.           const _Tp __gam = (__p - __f) / __q;
  307.           __Jmu = std::sqrt(__w / ((__p - __f) * __gam + __q));
  308. #if _GLIBCXX_USE_C99_MATH_TR1
  309.           __Jmu = std::tr1::copysign(__Jmu, __Jnul);
  310. #else
  311.           if (__Jmu * __Jnul < _Tp(0))
  312.             __Jmu = -__Jmu;
  313. #endif
  314.           __Nmu = __gam * __Jmu;
  315.           __Npmu = (__p + __q / __gam) * __Nmu;
  316.           __Nnu1 = __mu * __xi * __Nmu - __Npmu;
  317.       }
  318.       __fact = __Jmu / __Jnul;
  319.       __Jnu = __fact * __Jnul1;
  320.       __Jpnu = __fact * __Jpnu1;
  321.       for (__i = 1; __i <= __nl; ++__i)
  322.         {
  323.           const _Tp __Nnutemp = (__mu + __i) * __xi2 * __Nnu1 - __Nmu;
  324.           __Nmu = __Nnu1;
  325.           __Nnu1 = __Nnutemp;
  326.         }
  327.       __Nnu = __Nmu;
  328.       __Npnu = __nu * __xi * __Nmu - __Nnu1;
  329.  
  330.       return;
  331.     }
  332.  
  333.  
  334.     /**
  335.      *   @brief This routine computes the asymptotic cylindrical Bessel
  336.      *          and Neumann functions of order nu: \f$ J_{\nu} \f$,
  337.      *          \f$ N_{\nu} \f$.
  338.      *
  339.      *   References:
  340.      *    (1) Handbook of Mathematical Functions,
  341.      *        ed. Milton Abramowitz and Irene A. Stegun,
  342.      *        Dover Publications,
  343.      *        Section 9 p. 364, Equations 9.2.5-9.2.10
  344.      *
  345.      *   @param  __nu  The order of the Bessel functions.
  346.      *   @param  __x   The argument of the Bessel functions.
  347.      *   @param  __Jnu  The output Bessel function of the first kind.
  348.      *   @param  __Nnu  The output Neumann function (Bessel function of the second kind).
  349.      */
  350.     template <typename _Tp>
  351.     void
  352.     __cyl_bessel_jn_asymp(_Tp __nu, _Tp __x, _Tp & __Jnu, _Tp & __Nnu)
  353.     {
  354.       const _Tp __mu   = _Tp(4) * __nu * __nu;
  355.       const _Tp __mum1 = __mu - _Tp(1);
  356.       const _Tp __mum9 = __mu - _Tp(9);
  357.       const _Tp __mum25 = __mu - _Tp(25);
  358.       const _Tp __mum49 = __mu - _Tp(49);
  359.       const _Tp __xx = _Tp(64) * __x * __x;
  360.       const _Tp __P = _Tp(1) - __mum1 * __mum9 / (_Tp(2) * __xx)
  361.                     * (_Tp(1) - __mum25 * __mum49 / (_Tp(12) * __xx));
  362.       const _Tp __Q = __mum1 / (_Tp(8) * __x)
  363.                     * (_Tp(1) - __mum9 * __mum25 / (_Tp(6) * __xx));
  364.  
  365.       const _Tp __chi = __x - (__nu + _Tp(0.5L))
  366.                             * __numeric_constants<_Tp>::__pi_2();
  367.       const _Tp __c = std::cos(__chi);
  368.       const _Tp __s = std::sin(__chi);
  369.  
  370.       const _Tp __coef = std::sqrt(_Tp(2)
  371.                              / (__numeric_constants<_Tp>::__pi() * __x));
  372.       __Jnu = __coef * (__c * __P - __s * __Q);
  373.       __Nnu = __coef * (__s * __P + __c * __Q);
  374.  
  375.       return;
  376.     }
  377.  
  378.  
  379.     /**
  380.      *   @brief This routine returns the cylindrical Bessel functions
  381.      *          of order \f$ \nu \f$: \f$ J_{\nu} \f$ or \f$ I_{\nu} \f$
  382.      *          by series expansion.
  383.      *
  384.      *   The modified cylindrical Bessel function is:
  385.      *   @f[
  386.      *    Z_{\nu}(x) = \sum_{k=0}^{\infty}
  387.      *              \frac{\sigma^k (x/2)^{\nu + 2k}}{k!\Gamma(\nu+k+1)}
  388.      *   @f]
  389.      *   where \f$ \sigma = +1 \f$ or\f$  -1 \f$ for
  390.      *   \f$ Z = I \f$ or \f$ J \f$ respectively.
  391.      *
  392.      *   See Abramowitz & Stegun, 9.1.10
  393.      *       Abramowitz & Stegun, 9.6.7
  394.      *    (1) Handbook of Mathematical Functions,
  395.      *        ed. Milton Abramowitz and Irene A. Stegun,
  396.      *        Dover Publications,
  397.      *        Equation 9.1.10 p. 360 and Equation 9.6.10 p. 375
  398.      *
  399.      *   @param  __nu  The order of the Bessel function.
  400.      *   @param  __x   The argument of the Bessel function.
  401.      *   @param  __sgn  The sign of the alternate terms
  402.      *                  -1 for the Bessel function of the first kind.
  403.      *                  +1 for the modified Bessel function of the first kind.
  404.      *   @return  The output Bessel function.
  405.      */
  406.     template <typename _Tp>
  407.     _Tp
  408.     __cyl_bessel_ij_series(_Tp __nu, _Tp __x, _Tp __sgn,
  409.                            unsigned int __max_iter)
  410.     {
  411.       if (__x == _Tp(0))
  412.         return __nu == _Tp(0) ? _Tp(1) : _Tp(0);
  413.  
  414.       const _Tp __x2 = __x / _Tp(2);
  415.       _Tp __fact = __nu * std::log(__x2);
  416. #if _GLIBCXX_USE_C99_MATH_TR1
  417.       __fact -= std::tr1::lgamma(__nu + _Tp(1));
  418. #else
  419.       __fact -= __log_gamma(__nu + _Tp(1));
  420. #endif
  421.       __fact = std::exp(__fact);
  422.       const _Tp __xx4 = __sgn * __x2 * __x2;
  423.       _Tp __Jn = _Tp(1);
  424.       _Tp __term = _Tp(1);
  425.  
  426.       for (unsigned int __i = 1; __i < __max_iter; ++__i)
  427.         {
  428.           __term *= __xx4 / (_Tp(__i) * (__nu + _Tp(__i)));
  429.           __Jn += __term;
  430.           if (std::abs(__term / __Jn) < std::numeric_limits<_Tp>::epsilon())
  431.             break;
  432.         }
  433.  
  434.       return __fact * __Jn;
  435.     }
  436.  
  437.  
  438.     /**
  439.      *   @brief  Return the Bessel function of order \f$ \nu \f$:
  440.      *           \f$ J_{\nu}(x) \f$.
  441.      *
  442.      *   The cylindrical Bessel function is:
  443.      *   @f[
  444.      *    J_{\nu}(x) = \sum_{k=0}^{\infty}
  445.      *              \frac{(-1)^k (x/2)^{\nu + 2k}}{k!\Gamma(\nu+k+1)}
  446.      *   @f]
  447.      *
  448.      *   @param  __nu  The order of the Bessel function.
  449.      *   @param  __x   The argument of the Bessel function.
  450.      *   @return  The output Bessel function.
  451.      */
  452.     template<typename _Tp>
  453.     _Tp
  454.     __cyl_bessel_j(_Tp __nu, _Tp __x)
  455.     {
  456.       if (__nu < _Tp(0) || __x < _Tp(0))
  457.         std::__throw_domain_error(__N("Bad argument "
  458.                                       "in __cyl_bessel_j."));
  459.       else if (__isnan(__nu) || __isnan(__x))
  460.         return std::numeric_limits<_Tp>::quiet_NaN();
  461.       else if (__x * __x < _Tp(10) * (__nu + _Tp(1)))
  462.         return __cyl_bessel_ij_series(__nu, __x, -_Tp(1), 200);
  463.       else if (__x > _Tp(1000))
  464.         {
  465.           _Tp __J_nu, __N_nu;
  466.           __cyl_bessel_jn_asymp(__nu, __x, __J_nu, __N_nu);
  467.           return __J_nu;
  468.         }
  469.       else
  470.         {
  471.           _Tp __J_nu, __N_nu, __Jp_nu, __Np_nu;
  472.           __bessel_jn(__nu, __x, __J_nu, __N_nu, __Jp_nu, __Np_nu);
  473.           return __J_nu;
  474.         }
  475.     }
  476.  
  477.  
  478.     /**
  479.      *   @brief  Return the Neumann function of order \f$ \nu \f$:
  480.      *           \f$ N_{\nu}(x) \f$.
  481.      *
  482.      *   The Neumann function is defined by:
  483.      *   @f[
  484.      *      N_{\nu}(x) = \frac{J_{\nu}(x) \cos \nu\pi - J_{-\nu}(x)}
  485.      *                        {\sin \nu\pi}
  486.      *   @f]
  487.      *   where for integral \f$ \nu = n \f$ a limit is taken:
  488.      *   \f$ lim_{\nu \to n} \f$.
  489.      *
  490.      *   @param  __nu  The order of the Neumann function.
  491.      *   @param  __x   The argument of the Neumann function.
  492.      *   @return  The output Neumann function.
  493.      */
  494.     template<typename _Tp>
  495.     _Tp
  496.     __cyl_neumann_n(_Tp __nu, _Tp __x)
  497.     {
  498.       if (__nu < _Tp(0) || __x < _Tp(0))
  499.         std::__throw_domain_error(__N("Bad argument "
  500.                                       "in __cyl_neumann_n."));
  501.       else if (__isnan(__nu) || __isnan(__x))
  502.         return std::numeric_limits<_Tp>::quiet_NaN();
  503.       else if (__x > _Tp(1000))
  504.         {
  505.           _Tp __J_nu, __N_nu;
  506.           __cyl_bessel_jn_asymp(__nu, __x, __J_nu, __N_nu);
  507.           return __N_nu;
  508.         }
  509.       else
  510.         {
  511.           _Tp __J_nu, __N_nu, __Jp_nu, __Np_nu;
  512.           __bessel_jn(__nu, __x, __J_nu, __N_nu, __Jp_nu, __Np_nu);
  513.           return __N_nu;
  514.         }
  515.     }
  516.  
  517.  
  518.     /**
  519.      *   @brief  Compute the spherical Bessel @f$ j_n(x) @f$
  520.      *           and Neumann @f$ n_n(x) @f$ functions and their first
  521.      *           derivatives @f$ j'_n(x) @f$ and @f$ n'_n(x) @f$
  522.      *           respectively.
  523.      *
  524.      *   @param  __n  The order of the spherical Bessel function.
  525.      *   @param  __x  The argument of the spherical Bessel function.
  526.      *   @param  __j_n  The output spherical Bessel function.
  527.      *   @param  __n_n  The output spherical Neumann function.
  528.      *   @param  __jp_n The output derivative of the spherical Bessel function.
  529.      *   @param  __np_n The output derivative of the spherical Neumann function.
  530.      */
  531.     template <typename _Tp>
  532.     void
  533.     __sph_bessel_jn(unsigned int __n, _Tp __x,
  534.                     _Tp & __j_n, _Tp & __n_n, _Tp & __jp_n, _Tp & __np_n)
  535.     {
  536.       const _Tp __nu = _Tp(__n) + _Tp(0.5L);
  537.  
  538.       _Tp __J_nu, __N_nu, __Jp_nu, __Np_nu;
  539.       __bessel_jn(__nu, __x, __J_nu, __N_nu, __Jp_nu, __Np_nu);
  540.  
  541.       const _Tp __factor = __numeric_constants<_Tp>::__sqrtpio2()
  542.                          / std::sqrt(__x);
  543.  
  544.       __j_n = __factor * __J_nu;
  545.       __n_n = __factor * __N_nu;
  546.       __jp_n = __factor * __Jp_nu - __j_n / (_Tp(2) * __x);
  547.       __np_n = __factor * __Np_nu - __n_n / (_Tp(2) * __x);
  548.  
  549.       return;
  550.     }
  551.  
  552.  
  553.     /**
  554.      *   @brief  Return the spherical Bessel function
  555.      *           @f$ j_n(x) @f$ of order n.
  556.      *
  557.      *   The spherical Bessel function is defined by:
  558.      *   @f[
  559.      *    j_n(x) = \left( \frac{\pi}{2x} \right) ^{1/2} J_{n+1/2}(x)
  560.      *   @f]
  561.      *
  562.      *   @param  __n  The order of the spherical Bessel function.
  563.      *   @param  __x  The argument of the spherical Bessel function.
  564.      *   @return  The output spherical Bessel function.
  565.      */
  566.     template <typename _Tp>
  567.     _Tp
  568.     __sph_bessel(unsigned int __n, _Tp __x)
  569.     {
  570.       if (__x < _Tp(0))
  571.         std::__throw_domain_error(__N("Bad argument "
  572.                                       "in __sph_bessel."));
  573.       else if (__isnan(__x))
  574.         return std::numeric_limits<_Tp>::quiet_NaN();
  575.       else if (__x == _Tp(0))
  576.         {
  577.           if (__n == 0)
  578.             return _Tp(1);
  579.           else
  580.             return _Tp(0);
  581.         }
  582.       else
  583.         {
  584.           _Tp __j_n, __n_n, __jp_n, __np_n;
  585.           __sph_bessel_jn(__n, __x, __j_n, __n_n, __jp_n, __np_n);
  586.           return __j_n;
  587.         }
  588.     }
  589.  
  590.  
  591.     /**
  592.      *   @brief  Return the spherical Neumann function
  593.      *           @f$ n_n(x) @f$.
  594.      *
  595.      *   The spherical Neumann function is defined by:
  596.      *   @f[
  597.      *    n_n(x) = \left( \frac{\pi}{2x} \right) ^{1/2} N_{n+1/2}(x)
  598.      *   @f]
  599.      *
  600.      *   @param  __n  The order of the spherical Neumann function.
  601.      *   @param  __x  The argument of the spherical Neumann function.
  602.      *   @return  The output spherical Neumann function.
  603.      */
  604.     template <typename _Tp>
  605.     _Tp
  606.     __sph_neumann(unsigned int __n, _Tp __x)
  607.     {
  608.       if (__x < _Tp(0))
  609.         std::__throw_domain_error(__N("Bad argument "
  610.                                       "in __sph_neumann."));
  611.       else if (__isnan(__x))
  612.         return std::numeric_limits<_Tp>::quiet_NaN();
  613.       else if (__x == _Tp(0))
  614.         return -std::numeric_limits<_Tp>::infinity();
  615.       else
  616.         {
  617.           _Tp __j_n, __n_n, __jp_n, __np_n;
  618.           __sph_bessel_jn(__n, __x, __j_n, __n_n, __jp_n, __np_n);
  619.           return __n_n;
  620.         }
  621.     }
  622.  
  623.   _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION
  624.   } // namespace std::tr1::__detail
  625. }
  626. }
  627.  
  628. #endif // _GLIBCXX_TR1_BESSEL_FUNCTION_TCC
  629.