xref: /csrg-svn/lib/libm/common_source/j1.c (revision 24598)
1*24598Szliu #ifndef lint
2*24598Szliu static char sccsid[] = "@(#)j1.c	1.1 (ELEFUNT) 09/06/85";
3*24598Szliu #endif not lint
4*24598Szliu 
5*24598Szliu /*
6*24598Szliu 	floating point Bessel's function
7*24598Szliu 	of the first and second kinds
8*24598Szliu 	of order one
9*24598Szliu 
10*24598Szliu 	j1(x) returns the value of J1(x)
11*24598Szliu 	for all real values of x.
12*24598Szliu 
13*24598Szliu 	There are no error returns.
14*24598Szliu 	Calls sin, cos, sqrt.
15*24598Szliu 
16*24598Szliu 	There is a niggling bug in J1 which
17*24598Szliu 	causes errors up to 2e-16 for x in the
18*24598Szliu 	interval [-8,8].
19*24598Szliu 	The bug is caused by an inappropriate order
20*24598Szliu 	of summation of the series.  rhm will fix it
21*24598Szliu 	someday.
22*24598Szliu 
23*24598Szliu 	Coefficients are from Hart & Cheney.
24*24598Szliu 	#6050 (20.98D)
25*24598Szliu 	#6750 (19.19D)
26*24598Szliu 	#7150 (19.35D)
27*24598Szliu 
28*24598Szliu 	y1(x) returns the value of Y1(x)
29*24598Szliu 	for positive real values of x.
30*24598Szliu 	For x<=0, if on the VAX, error number EDOM is set and
31*24598Szliu 	the reserved operand fault is generated;
32*24598Szliu 	otherwise (an IEEE machine) an invalid operation is performed.
33*24598Szliu 
34*24598Szliu 	Calls sin, cos, sqrt, log, j1.
35*24598Szliu 
36*24598Szliu 	The values of Y1 have not been checked
37*24598Szliu 	to more than ten places.
38*24598Szliu 
39*24598Szliu 	Coefficients are from Hart & Cheney.
40*24598Szliu 	#6447 (22.18D)
41*24598Szliu 	#6750 (19.19D)
42*24598Szliu 	#7150 (19.35D)
43*24598Szliu */
44*24598Szliu 
45*24598Szliu #include <math.h>
46*24598Szliu #ifdef VAX
47*24598Szliu #include <errno.h>
48*24598Szliu #else	/* IEEE double */
49*24598Szliu static double zero = 0.e0;
50*24598Szliu #endif
51*24598Szliu static double pzero, qzero;
52*24598Szliu static double tpi	= .6366197723675813430755350535e0;
53*24598Szliu static double pio4	= .7853981633974483096156608458e0;
54*24598Szliu static double p1[] = {
55*24598Szliu 	0.581199354001606143928050809e21,
56*24598Szliu 	-.6672106568924916298020941484e20,
57*24598Szliu 	0.2316433580634002297931815435e19,
58*24598Szliu 	-.3588817569910106050743641413e17,
59*24598Szliu 	0.2908795263834775409737601689e15,
60*24598Szliu 	-.1322983480332126453125473247e13,
61*24598Szliu 	0.3413234182301700539091292655e10,
62*24598Szliu 	-.4695753530642995859767162166e7,
63*24598Szliu 	0.2701122710892323414856790990e4,
64*24598Szliu };
65*24598Szliu static double q1[] = {
66*24598Szliu 	0.1162398708003212287858529400e22,
67*24598Szliu 	0.1185770712190320999837113348e20,
68*24598Szliu 	0.6092061398917521746105196863e17,
69*24598Szliu 	0.2081661221307607351240184229e15,
70*24598Szliu 	0.5243710262167649715406728642e12,
71*24598Szliu 	0.1013863514358673989967045588e10,
72*24598Szliu 	0.1501793594998585505921097578e7,
73*24598Szliu 	0.1606931573481487801970916749e4,
74*24598Szliu 	1.0,
75*24598Szliu };
76*24598Szliu static double p2[] = {
77*24598Szliu 	-.4435757816794127857114720794e7,
78*24598Szliu 	-.9942246505077641195658377899e7,
79*24598Szliu 	-.6603373248364939109255245434e7,
80*24598Szliu 	-.1523529351181137383255105722e7,
81*24598Szliu 	-.1098240554345934672737413139e6,
82*24598Szliu 	-.1611616644324610116477412898e4,
83*24598Szliu 	0.0,
84*24598Szliu };
85*24598Szliu static double q2[] = {
86*24598Szliu 	-.4435757816794127856828016962e7,
87*24598Szliu 	-.9934124389934585658967556309e7,
88*24598Szliu 	-.6585339479723087072826915069e7,
89*24598Szliu 	-.1511809506634160881644546358e7,
90*24598Szliu 	-.1072638599110382011903063867e6,
91*24598Szliu 	-.1455009440190496182453565068e4,
92*24598Szliu 	1.0,
93*24598Szliu };
94*24598Szliu static double p3[] = {
95*24598Szliu 	0.3322091340985722351859704442e5,
96*24598Szliu 	0.8514516067533570196555001171e5,
97*24598Szliu 	0.6617883658127083517939992166e5,
98*24598Szliu 	0.1849426287322386679652009819e5,
99*24598Szliu 	0.1706375429020768002061283546e4,
100*24598Szliu 	0.3526513384663603218592175580e2,
101*24598Szliu 	0.0,
102*24598Szliu };
103*24598Szliu static double q3[] = {
104*24598Szliu 	0.7087128194102874357377502472e6,
105*24598Szliu 	0.1819458042243997298924553839e7,
106*24598Szliu 	0.1419460669603720892855755253e7,
107*24598Szliu 	0.4002944358226697511708610813e6,
108*24598Szliu 	0.3789022974577220264142952256e5,
109*24598Szliu 	0.8638367769604990967475517183e3,
110*24598Szliu 	1.0,
111*24598Szliu };
112*24598Szliu static double p4[] = {
113*24598Szliu 	-.9963753424306922225996744354e23,
114*24598Szliu 	0.2655473831434854326894248968e23,
115*24598Szliu 	-.1212297555414509577913561535e22,
116*24598Szliu 	0.2193107339917797592111427556e20,
117*24598Szliu 	-.1965887462722140658820322248e18,
118*24598Szliu 	0.9569930239921683481121552788e15,
119*24598Szliu 	-.2580681702194450950541426399e13,
120*24598Szliu 	0.3639488548124002058278999428e10,
121*24598Szliu 	-.2108847540133123652824139923e7,
122*24598Szliu 	0.0,
123*24598Szliu };
124*24598Szliu static double q4[] = {
125*24598Szliu 	0.5082067366941243245314424152e24,
126*24598Szliu 	0.5435310377188854170800653097e22,
127*24598Szliu 	0.2954987935897148674290758119e20,
128*24598Szliu 	0.1082258259408819552553850180e18,
129*24598Szliu 	0.2976632125647276729292742282e15,
130*24598Szliu 	0.6465340881265275571961681500e12,
131*24598Szliu 	0.1128686837169442121732366891e10,
132*24598Szliu 	0.1563282754899580604737366452e7,
133*24598Szliu 	0.1612361029677000859332072312e4,
134*24598Szliu 	1.0,
135*24598Szliu };
136*24598Szliu 
137*24598Szliu double
138*24598Szliu j1(arg) double arg;{
139*24598Szliu 	double xsq, n, d, x;
140*24598Szliu 	double sin(), cos(), sqrt();
141*24598Szliu 	int i;
142*24598Szliu 
143*24598Szliu 	x = arg;
144*24598Szliu 	if(x < 0.) x = -x;
145*24598Szliu 	if(x > 8.){
146*24598Szliu 		asympt(x);
147*24598Szliu 		n = x - 3.*pio4;
148*24598Szliu 		n = sqrt(tpi/x)*(pzero*cos(n) - qzero*sin(n));
149*24598Szliu 		if(arg <0.) n = -n;
150*24598Szliu 		return(n);
151*24598Szliu 	}
152*24598Szliu 	xsq = x*x;
153*24598Szliu 	for(n=0,d=0,i=8;i>=0;i--){
154*24598Szliu 		n = n*xsq + p1[i];
155*24598Szliu 		d = d*xsq + q1[i];
156*24598Szliu 	}
157*24598Szliu 	return(arg*n/d);
158*24598Szliu }
159*24598Szliu 
160*24598Szliu double
161*24598Szliu y1(arg) double arg;{
162*24598Szliu 	double xsq, n, d, x;
163*24598Szliu 	double sin(), cos(), sqrt(), log(), j1();
164*24598Szliu 	int i;
165*24598Szliu 
166*24598Szliu 	x = arg;
167*24598Szliu 	if(x <= 0.){
168*24598Szliu #ifdef VAX
169*24598Szliu 		extern double infnan();
170*24598Szliu 		return(infnan(EDOM));		/* NaN */
171*24598Szliu #else	/* IEEE double */
172*24598Szliu 		return(zero/zero);	/* IEEE machines: invalid operation */
173*24598Szliu #endif
174*24598Szliu 	}
175*24598Szliu 	if(x > 8.){
176*24598Szliu 		asympt(x);
177*24598Szliu 		n = x - 3*pio4;
178*24598Szliu 		return(sqrt(tpi/x)*(pzero*sin(n) + qzero*cos(n)));
179*24598Szliu 	}
180*24598Szliu 	xsq = x*x;
181*24598Szliu 	for(n=0,d=0,i=9;i>=0;i--){
182*24598Szliu 		n = n*xsq + p4[i];
183*24598Szliu 		d = d*xsq + q4[i];
184*24598Szliu 	}
185*24598Szliu 	return(x*n/d + tpi*(j1(x)*log(x)-1./x));
186*24598Szliu }
187*24598Szliu 
188*24598Szliu static
189*24598Szliu asympt(arg) double arg;{
190*24598Szliu 	double zsq, n, d;
191*24598Szliu 	int i;
192*24598Szliu 	zsq = 64./(arg*arg);
193*24598Szliu 	for(n=0,d=0,i=6;i>=0;i--){
194*24598Szliu 		n = n*zsq + p2[i];
195*24598Szliu 		d = d*zsq + q2[i];
196*24598Szliu 	}
197*24598Szliu 	pzero = n/d;
198*24598Szliu 	for(n=0,d=0,i=6;i>=0;i--){
199*24598Szliu 		n = n*zsq + p3[i];
200*24598Szliu 		d = d*zsq + q3[i];
201*24598Szliu 	}
202*24598Szliu 	qzero = (8./arg)*(n/d);
203*24598Szliu }
204