Python math库 ln(x)运算的实现及原理
作者:双花诞
这篇文章主要介绍了Python math库 ln(x)运算的实现及原理,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
这个是很有用的一个运算,除了本身可以求自然对数,还是求指数函数需要用到的基础函数。
实现原理就是泰勒展开,最简单是在x=1处进行泰勒展开:
但该函数离1越远越难收敛,同时大于2时无法收敛,所以需要进行换元,然后重新展开:
但是该换元在接近0时或者接近无穷大时收敛困难,处在1到10范围内收敛快且精度高,所以对大于10或小于1的值进行分解如下:
ln(55000)=ln(5.5)+4ln10
ln(0.0015)=ln(1.5)-4ln10
ln10为算好的值,可直接由ln_h1(10)得到
Epsilon 为精度控制
输出的i可以检测收敛次数。
Epsilon = 10e-16 ln10 = 2.30258509299404568401 def ln_h(x): ''' ln函数泰勒换元展开 :param x: 0<x :return:ln(x) ''' def ln_h1(x): s2 = 0.0 delta = x = (x - 1.0) / (x + 1.0) i = 0 while fab_h(delta * 2) / (i * 2 + 1) > Epsilon: s2 += delta / (i * 2 + 1) delta *= x * x i += 1 print(i) return 2 * s2 coef = 0 if x > 10: while x / 10 > 1: coef += 1 x /= 10 return ln_h1(x) + coef*ln10 elif x < 1: while x * 10 < 10: coef += 1 x *= 10 return ln_h1(x) - coef*ln10 else: return ln_h1(x)
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