home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Languguage OS 2 / Languguage OS II Version 10-94 (Knowledge Media)(1994).ISO / gnu / calc202a.lha / calc-2.02a / calc-math.el < prev    next >
Lisp/Scheme  |  1993-06-01  |  53KB  |  1,784 lines

  1. ;; Calculator for GNU Emacs, part II [calc-math.el]
  2. ;; Copyright (C) 1990, 1991, 1992, 1993 Free Software Foundation, Inc.
  3. ;; Written by Dave Gillespie, daveg@synaptics.com.
  4.  
  5. ;; This file is part of GNU Emacs.
  6.  
  7. ;; GNU Emacs is distributed in the hope that it will be useful,
  8. ;; but WITHOUT ANY WARRANTY.  No author or distributor
  9. ;; accepts responsibility to anyone for the consequences of using it
  10. ;; or for whether it serves any particular purpose or works at all,
  11. ;; unless he says so in writing.  Refer to the GNU Emacs General Public
  12. ;; License for full details.
  13.  
  14. ;; Everyone is granted permission to copy, modify and redistribute
  15. ;; GNU Emacs, but only under the conditions described in the
  16. ;; GNU Emacs General Public License.   A copy of this license is
  17. ;; supposed to have been given to you along with GNU Emacs so you
  18. ;; can know your rights and responsibilities.  It should be in a
  19. ;; file named COPYING.  Among other things, the copyright notice
  20. ;; and this notice must be preserved on all copies.
  21.  
  22.  
  23.  
  24. ;; This file is autoloaded from calc-ext.el.
  25. (require 'calc-ext)
  26.  
  27. (require 'calc-macs)
  28.  
  29. (defun calc-Need-calc-math () nil)
  30.  
  31.  
  32. (defun calc-sqrt (arg)
  33.   (interactive "P")
  34.   (calc-slow-wrapper
  35.    (if (calc-is-inverse)
  36.        (calc-unary-op "^2" 'calcFunc-sqr arg)
  37.      (calc-unary-op "sqrt" 'calcFunc-sqrt arg)))
  38. )
  39.  
  40. (defun calc-isqrt (arg)
  41.   (interactive "P")
  42.   (calc-slow-wrapper
  43.    (if (calc-is-inverse)
  44.        (calc-unary-op "^2" 'calcFunc-sqr arg)
  45.      (calc-unary-op "isqt" 'calcFunc-isqrt arg)))
  46. )
  47.  
  48.  
  49. (defun calc-hypot (arg)
  50.   (interactive "P")
  51.   (calc-slow-wrapper
  52.    (calc-binary-op "hypt" 'calcFunc-hypot arg))
  53. )
  54.  
  55. (defun calc-ln (arg)
  56.   (interactive "P")
  57.   (calc-invert-func)
  58.   (calc-exp arg)
  59. )
  60.  
  61. (defun calc-log10 (arg)
  62.   (interactive "P")
  63.   (calc-hyperbolic-func)
  64.   (calc-ln arg)
  65. )
  66.  
  67. (defun calc-log (arg)
  68.   (interactive "P")
  69.   (calc-slow-wrapper
  70.    (if (calc-is-inverse)
  71.        (calc-binary-op "alog" 'calcFunc-alog arg)
  72.      (calc-binary-op "log" 'calcFunc-log arg)))
  73. )
  74.  
  75. (defun calc-ilog (arg)
  76.   (interactive "P")
  77.   (calc-slow-wrapper
  78.    (if (calc-is-inverse)
  79.        (calc-binary-op "alog" 'calcFunc-alog arg)
  80.      (calc-binary-op "ilog" 'calcFunc-ilog arg)))
  81. )
  82.  
  83. (defun calc-lnp1 (arg)
  84.   (interactive "P")
  85.   (calc-invert-func)
  86.   (calc-expm1 arg)
  87. )
  88.  
  89. (defun calc-exp (arg)
  90.   (interactive "P")
  91.   (calc-slow-wrapper
  92.    (if (calc-is-hyperbolic)
  93.        (if (calc-is-inverse)
  94.        (calc-unary-op "lg10" 'calcFunc-log10 arg)
  95.      (calc-unary-op "10^" 'calcFunc-exp10 arg))
  96.      (if (calc-is-inverse)
  97.      (calc-unary-op "ln" 'calcFunc-ln arg)
  98.        (calc-unary-op "exp" 'calcFunc-exp arg))))
  99. )
  100.  
  101. (defun calc-expm1 (arg)
  102.   (interactive "P")
  103.   (calc-slow-wrapper
  104.    (if (calc-is-inverse)
  105.        (calc-unary-op "ln+1" 'calcFunc-lnp1 arg)
  106.      (calc-unary-op "ex-1" 'calcFunc-expm1 arg)))
  107. )
  108.  
  109. (defun calc-pi ()
  110.   (interactive)
  111.   (calc-slow-wrapper
  112.    (if (calc-is-inverse)
  113.        (if (calc-is-hyperbolic)
  114.        (if calc-symbolic-mode
  115.            (calc-pop-push-record 0 "phi" '(var phi var-phi))
  116.          (calc-pop-push-record 0 "phi" (math-phi)))
  117.      (if calc-symbolic-mode
  118.          (calc-pop-push-record 0 "gmma" '(var gamma var-gamma))
  119.        (calc-pop-push-record 0 "gmma" (math-gamma-const))))
  120.      (if (calc-is-hyperbolic)
  121.      (if calc-symbolic-mode
  122.          (calc-pop-push-record 0 "e" '(var e var-e))
  123.        (calc-pop-push-record 0 "e" (math-e)))
  124.        (if calc-symbolic-mode
  125.        (calc-pop-push-record 0 "pi" '(var pi var-pi))
  126.      (calc-pop-push-record 0 "pi" (math-pi))))))
  127. )
  128.  
  129. (defun calc-sin (arg)
  130.   (interactive "P")
  131.   (calc-slow-wrapper
  132.    (if (calc-is-hyperbolic)
  133.        (if (calc-is-inverse)
  134.        (calc-unary-op "asnh" 'calcFunc-arcsinh arg)
  135.      (calc-unary-op "sinh" 'calcFunc-sinh arg))
  136.      (if (calc-is-inverse)
  137.      (calc-unary-op "asin" 'calcFunc-arcsin arg)
  138.        (calc-unary-op "sin" 'calcFunc-sin arg))))
  139. )
  140.  
  141. (defun calc-arcsin (arg)
  142.   (interactive "P")
  143.   (calc-invert-func)
  144.   (calc-sin arg)
  145. )
  146.  
  147. (defun calc-sinh (arg)
  148.   (interactive "P")
  149.   (calc-hyperbolic-func)
  150.   (calc-sin arg)
  151. )
  152.  
  153. (defun calc-arcsinh (arg)
  154.   (interactive "P")
  155.   (calc-invert-func)
  156.   (calc-hyperbolic-func)
  157.   (calc-sin arg)
  158. )
  159.  
  160. (defun calc-cos (arg)
  161.   (interactive "P")
  162.   (calc-slow-wrapper
  163.    (if (calc-is-hyperbolic)
  164.        (if (calc-is-inverse)
  165.        (calc-unary-op "acsh" 'calcFunc-arccosh arg)
  166.      (calc-unary-op "cosh" 'calcFunc-cosh arg))
  167.      (if (calc-is-inverse)
  168.      (calc-unary-op "acos" 'calcFunc-arccos arg)
  169.        (calc-unary-op "cos" 'calcFunc-cos arg))))
  170. )
  171.  
  172. (defun calc-arccos (arg)
  173.   (interactive "P")
  174.   (calc-invert-func)
  175.   (calc-cos arg)
  176. )
  177.  
  178. (defun calc-cosh (arg)
  179.   (interactive "P")
  180.   (calc-hyperbolic-func)
  181.   (calc-cos arg)
  182. )
  183.  
  184. (defun calc-arccosh (arg)
  185.   (interactive "P")
  186.   (calc-invert-func)
  187.   (calc-hyperbolic-func)
  188.   (calc-cos arg)
  189. )
  190.  
  191. (defun calc-sincos ()
  192.   (interactive)
  193.   (calc-slow-wrapper
  194.    (if (calc-is-inverse)
  195.        (calc-enter-result 1 "asnc" (list 'calcFunc-arcsincos (calc-top-n 1)))
  196.      (calc-enter-result 1 "sncs" (list 'calcFunc-sincos (calc-top-n 1)))))
  197. )
  198.  
  199. (defun calc-tan (arg)
  200.   (interactive "P")
  201.   (calc-slow-wrapper
  202.    (if (calc-is-hyperbolic)
  203.        (if (calc-is-inverse)
  204.        (calc-unary-op "atnh" 'calcFunc-arctanh arg)
  205.      (calc-unary-op "tanh" 'calcFunc-tanh arg))
  206.      (if (calc-is-inverse)
  207.      (calc-unary-op "atan" 'calcFunc-arctan arg)
  208.        (calc-unary-op "tan" 'calcFunc-tan arg))))
  209. )
  210.  
  211. (defun calc-arctan (arg)
  212.   (interactive "P")
  213.   (calc-invert-func)
  214.   (calc-tan arg)
  215. )
  216.  
  217. (defun calc-tanh (arg)
  218.   (interactive "P")
  219.   (calc-hyperbolic-func)
  220.   (calc-tan arg)
  221. )
  222.  
  223. (defun calc-arctanh (arg)
  224.   (interactive "P")
  225.   (calc-invert-func)
  226.   (calc-hyperbolic-func)
  227.   (calc-tan arg)
  228. )
  229.  
  230. (defun calc-arctan2 ()
  231.   (interactive)
  232.   (calc-slow-wrapper
  233.    (calc-enter-result 2 "atn2" (cons 'calcFunc-arctan2 (calc-top-list-n 2))))
  234. )
  235.  
  236. (defun calc-conj (arg)
  237.   (interactive "P")
  238.   (calc-wrapper
  239.    (calc-unary-op "conj" 'calcFunc-conj arg))
  240. )
  241.  
  242. (defun calc-imaginary ()
  243.   (interactive)
  244.   (calc-slow-wrapper
  245.    (calc-pop-push-record 1 "i*" (math-imaginary (calc-top-n 1))))
  246. )
  247.  
  248.  
  249.  
  250. (defun calc-to-degrees (arg)
  251.   (interactive "P")
  252.   (calc-wrapper
  253.    (calc-unary-op ">deg" 'calcFunc-deg arg))
  254. )
  255.  
  256. (defun calc-to-radians (arg)
  257.   (interactive "P")
  258.   (calc-wrapper
  259.    (calc-unary-op ">rad" 'calcFunc-rad arg))
  260. )
  261.  
  262.  
  263. (defun calc-degrees-mode (arg)
  264.   (interactive "p")
  265.   (cond ((= arg 1)
  266.      (calc-wrapper
  267.       (calc-change-mode 'calc-angle-mode 'deg)
  268.       (message "Angles measured in degrees.")))
  269.     ((= arg 2) (calc-radians-mode))
  270.     ((= arg 3) (calc-hms-mode))
  271.     (t (error "Prefix argument out of range")))
  272. )
  273.  
  274. (defun calc-radians-mode ()
  275.   (interactive)
  276.   (calc-wrapper
  277.    (calc-change-mode 'calc-angle-mode 'rad)
  278.    (message "Angles measured in radians."))
  279. )
  280.  
  281.  
  282. ;;; Compute the integer square-root floor(sqrt(A)).  A > 0.  [I I] [Public]
  283. ;;; This method takes advantage of the fact that Newton's method starting
  284. ;;; with an overestimate always works, even using truncating integer division!
  285. (defun math-isqrt (a)
  286.   (cond ((Math-zerop a) a)
  287.     ((not (math-natnump a))
  288.      (math-reject-arg a 'natnump))
  289.     ((integerp a)
  290.      (math-isqrt-small a))
  291.     (t
  292.      (math-normalize (cons 'bigpos (cdr (math-isqrt-bignum (cdr a)))))))
  293. )
  294.  
  295. (defun calcFunc-isqrt (a)
  296.   (if (math-realp a)
  297.       (math-isqrt (math-floor a))
  298.     (math-floor (math-sqrt a)))
  299. )
  300.  
  301.  
  302. ;;; This returns (flag . result) where the flag is T if A is a perfect square.
  303. (defun math-isqrt-bignum (a)   ; [P.l L]
  304.   (let ((len (length a)))
  305.     (if (= (% len 2) 0)
  306.     (let* ((top (nthcdr (- len 2) a)))
  307.       (math-isqrt-bignum-iter
  308.        a
  309.        (math-scale-bignum-3
  310.         (math-bignum-big
  311.          (1+ (math-isqrt-small
  312.           (+ (* (nth 1 top) 1000) (car top)))))
  313.         (1- (/ len 2)))))
  314.       (let* ((top (nth (1- len) a)))
  315.     (math-isqrt-bignum-iter
  316.      a
  317.      (math-scale-bignum-3
  318.       (list (1+ (math-isqrt-small top)))
  319.       (/ len 2))))))
  320. )
  321.  
  322. (defun math-isqrt-bignum-iter (a guess)   ; [l L l]
  323.   (math-working "isqrt" (cons 'bigpos guess))
  324.   (let* ((q (math-div-bignum a guess))
  325.      (s (math-add-bignum (car q) guess))
  326.      (g2 (math-div2-bignum s))
  327.      (comp (math-compare-bignum g2 guess)))
  328.     (if (< comp 0)
  329.     (math-isqrt-bignum-iter a g2)
  330.       (cons (and (= comp 0)
  331.          (math-zerop-bignum (cdr q))
  332.          (= (% (car s) 2) 0))
  333.         guess)))
  334. )
  335.  
  336. (defun math-zerop-bignum (a)
  337.   (and (eq (car a) 0)
  338.        (progn
  339.      (while (eq (car (setq a (cdr a))) 0))
  340.      (null a)))
  341. )
  342.  
  343. (defun math-scale-bignum-3 (a n)   ; [L L S]
  344.   (while (> n 0)
  345.     (setq a (cons 0 a)
  346.       n (1- n)))
  347.   a
  348. )
  349.  
  350. (defun math-isqrt-small (a)   ; A > 0.  [S S]
  351.   (let ((g (cond ((>= a 10000) 1000)
  352.          ((>= a 100) 100)
  353.          (t 10)))
  354.     g2)
  355.     (while (< (setq g2 (/ (+ g (/ a g)) 2)) g)
  356.       (setq g g2))
  357.     g)
  358. )
  359.  
  360.  
  361.  
  362.  
  363. ;;; Compute the square root of a number.
  364. ;;; [T N] if possible, else [F N] if possible, else [C N].  [Public]
  365. (defun math-sqrt (a)
  366.   (or
  367.    (and (Math-zerop a) a)
  368.    (and (math-known-nonposp a)
  369.     (math-imaginary (math-sqrt (math-neg a))))
  370.    (and (integerp a)
  371.     (let ((sqrt (math-isqrt-small a)))
  372.       (if (= (* sqrt sqrt) a)
  373.           sqrt
  374.         (if calc-symbolic-mode
  375.         (list 'calcFunc-sqrt a)
  376.           (math-sqrt-float (math-float a) (math-float sqrt))))))
  377.    (and (eq (car-safe a) 'bigpos)
  378.     (let* ((res (math-isqrt-bignum (cdr a)))
  379.            (sqrt (math-normalize (cons 'bigpos (cdr res)))))
  380.       (if (car res)
  381.           sqrt
  382.         (if calc-symbolic-mode
  383.         (list 'calcFunc-sqrt a)
  384.           (math-sqrt-float (math-float a) (math-float sqrt))))))
  385.    (and (eq (car-safe a) 'frac)
  386.     (let* ((num-res (math-isqrt-bignum (cdr (Math-bignum-test (nth 1 a)))))
  387.            (num-sqrt (math-normalize (cons 'bigpos (cdr num-res))))
  388.            (den-res (math-isqrt-bignum (cdr (Math-bignum-test (nth 2 a)))))
  389.            (den-sqrt (math-normalize (cons 'bigpos (cdr den-res)))))
  390.       (if (and (car num-res) (car den-res))
  391.           (list 'frac num-sqrt den-sqrt)
  392.         (if calc-symbolic-mode
  393.         (if (or (car num-res) (car den-res))
  394.             (math-div (if (car num-res)
  395.                   num-sqrt (list 'calcFunc-sqrt (nth 1 a)))
  396.                   (if (car den-res)
  397.                   den-sqrt (list 'calcFunc-sqrt (nth 2 a))))
  398.           (list 'calcFunc-sqrt a))
  399.           (math-sqrt-float (math-float a)
  400.                    (math-div (math-float num-sqrt) den-sqrt))))))
  401.    (and (eq (car-safe a) 'float)
  402.     (if calc-symbolic-mode
  403.         (if (= (% (nth 2 a) 2) 0)
  404.         (let ((res (math-isqrt-bignum
  405.                 (cdr (Math-bignum-test (nth 1 a))))))
  406.           (if (car res)
  407.               (math-make-float (math-normalize
  408.                     (cons 'bigpos (cdr res)))
  409.                        (/ (nth 2 a) 2))
  410.             (signal 'inexact-result nil)))
  411.           (signal 'inexact-result nil))
  412.       (math-sqrt-float a)))
  413.    (and (eq (car-safe a) 'cplx)
  414.     (math-with-extra-prec 2
  415.       (let* ((d (math-abs a))
  416.          (imag (math-sqrt (math-mul (math-sub d (nth 1 a))
  417.                         '(float 5 -1)))))
  418.         (list 'cplx
  419.           (math-sqrt (math-mul (math-add d (nth 1 a)) '(float 5 -1)))
  420.           (if (math-negp (nth 2 a)) (math-neg imag) imag)))))
  421.    (and (eq (car-safe a) 'polar)
  422.     (list 'polar
  423.           (math-sqrt (nth 1 a))
  424.           (math-mul (nth 2 a) '(float 5 -1))))
  425.    (and (eq (car-safe a) 'sdev)
  426.     (let ((sqrt (math-sqrt (nth 1 a))))
  427.       (math-make-sdev sqrt
  428.               (math-div (nth 2 a) (math-mul sqrt 2)))))
  429.    (and (eq (car-safe a) 'intv)
  430.     (not (math-negp (nth 2 a)))
  431.     (math-make-intv (nth 1 a) (math-sqrt (nth 2 a)) (math-sqrt (nth 3 a))))
  432.    (and (eq (car-safe a) '*)
  433.     (or (math-known-nonnegp (nth 1 a))
  434.         (math-known-nonnegp (nth 2 a)))
  435.     (math-mul (math-sqrt (nth 1 a)) (math-sqrt (nth 2 a))))
  436.    (and (eq (car-safe a) '/)
  437.     (or (and (math-known-nonnegp (nth 2 a))
  438.          (math-div (math-sqrt (nth 1 a)) (math-sqrt (nth 2 a))))
  439.         (and (math-known-nonnegp (nth 1 a))
  440.          (not (math-equal-int (nth 1 a) 1))
  441.          (math-mul (math-sqrt (nth 1 a))
  442.                (math-sqrt (math-div 1 (nth 2 a)))))))
  443.    (and (eq (car-safe a) '^)
  444.     (math-known-evenp (nth 2 a))
  445.     (math-known-realp (nth 1 a))
  446.     (math-abs (math-pow (nth 1 a) (math-div (nth 2 a) 2))))
  447.    (let ((inf (math-infinitep a)))
  448.      (and inf
  449.       (math-mul (math-sqrt (math-infinite-dir a inf)) inf)))
  450.    (progn
  451.      (calc-record-why 'numberp a)
  452.      (list 'calcFunc-sqrt a)))
  453. )
  454. (fset 'calcFunc-sqrt (symbol-function 'math-sqrt))
  455.  
  456. (defun math-infinite-dir (a &optional inf)
  457.   (or inf (setq inf (math-infinitep a)))
  458.   (math-normalize (math-expr-subst a inf 1))
  459. )
  460.  
  461. (defun math-sqrt-float (a &optional guess)   ; [F F F]
  462.   (if calc-symbolic-mode
  463.       (signal 'inexact-result nil)
  464.     (math-with-extra-prec 1 (math-sqrt-raw a guess)))
  465. )
  466.  
  467. (defun math-sqrt-raw (a &optional guess)   ; [F F F]
  468.   (if (not (Math-posp a))
  469.       (math-sqrt a)
  470.     (if (null guess)
  471.     (let ((ldiff (- (math-numdigs (nth 1 a)) 6)))
  472.       (or (= (% (+ (nth 2 a) ldiff) 2) 0) (setq ldiff (1+ ldiff)))
  473.       (setq guess (math-make-float (math-isqrt-small
  474.                     (math-scale-int (nth 1 a) (- ldiff)))
  475.                        (/ (+ (nth 2 a) ldiff) 2)))))
  476.     (math-sqrt-float-iter a guess))
  477. )
  478.  
  479. (defun math-sqrt-float-iter (a guess)   ; [F F F]
  480.   (math-working "sqrt" guess)
  481.   (let ((g2 (math-mul-float (math-add-float guess (math-div-float a guess))
  482.                 '(float 5 -1))))
  483.      (if (math-nearly-equal-float g2 guess)
  484.      g2
  485.        (math-sqrt-float-iter a g2)))
  486. )
  487.  
  488. ;;; True if A and B differ only in the last digit of precision.  [P F F]
  489. (defun math-nearly-equal-float (a b)
  490.   (let ((ediff (- (nth 2 a) (nth 2 b))))
  491.     (cond ((= ediff 0)   ;; Expanded out for speed
  492.        (setq ediff (math-add (Math-integer-neg (nth 1 a)) (nth 1 b)))
  493.        (or (eq ediff 0)
  494.            (and (not (consp ediff))
  495.             (< ediff 10)
  496.             (> ediff -10)
  497.             (= (math-numdigs (nth 1 a)) calc-internal-prec))))
  498.       ((= ediff 1)
  499.        (setq ediff (math-add (Math-integer-neg (nth 1 b))
  500.                  (math-scale-int (nth 1 a) 1)))
  501.        (and (not (consp ediff))
  502.         (< ediff 10)
  503.         (> ediff -10)
  504.         (= (math-numdigs (nth 1 b)) calc-internal-prec)))
  505.       ((= ediff -1)
  506.        (setq ediff (math-add (Math-integer-neg (nth 1 a))
  507.                  (math-scale-int (nth 1 b) 1)))
  508.        (and (not (consp ediff))
  509.         (< ediff 10)
  510.         (> ediff -10)
  511.         (= (math-numdigs (nth 1 a)) calc-internal-prec)))))
  512. )
  513.  
  514. (defun math-nearly-equal (a b)   ;  [P N N] [Public]
  515.   (setq a (math-float a))
  516.   (setq b (math-float b))
  517.   (if (eq (car a) 'polar) (setq a (math-complex a)))
  518.   (if (eq (car b) 'polar) (setq b (math-complex b)))
  519.   (if (eq (car a) 'cplx)
  520.       (if (eq (car b) 'cplx)
  521.       (and (or (math-nearly-equal-float (nth 1 a) (nth 1 b))
  522.            (and (math-nearly-zerop-float (nth 1 a) (nth 2 a))
  523.             (math-nearly-zerop-float (nth 1 b) (nth 2 b))))
  524.            (or (math-nearly-equal-float (nth 2 a) (nth 2 b))
  525.            (and (math-nearly-zerop-float (nth 2 a) (nth 1 a))
  526.             (math-nearly-zerop-float (nth 2 b) (nth 1 b)))))
  527.     (and (math-nearly-equal-float (nth 1 a) b)
  528.          (math-nearly-zerop-float (nth 2 a) b)))
  529.       (if (eq (car b) 'cplx)
  530.       (and (math-nearly-equal-float a (nth 1 b))
  531.            (math-nearly-zerop-float a (nth 2 b)))
  532.     (math-nearly-equal-float a b)))
  533. )
  534.  
  535. ;;; True if A is nearly zero compared to B.  [P F F]
  536. (defun math-nearly-zerop-float (a b)
  537.   (or (eq (nth 1 a) 0)
  538.       (<= (+ (math-numdigs (nth 1 a)) (nth 2 a))
  539.       (1+ (- (+ (math-numdigs (nth 1 b)) (nth 2 b)) calc-internal-prec))))
  540. )
  541.  
  542. (defun math-nearly-zerop (a b)   ; [P N R] [Public]
  543.   (setq a (math-float a))
  544.   (setq b (math-float b))
  545.   (if (eq (car a) 'cplx)
  546.       (and (math-nearly-zerop-float (nth 1 a) b)
  547.        (math-nearly-zerop-float (nth 2 a) b))
  548.     (if (eq (car a) 'polar)
  549.     (math-nearly-zerop-float (nth 1 a) b)
  550.       (math-nearly-zerop-float a b)))
  551. )
  552.  
  553. ;;; This implementation could be improved, accuracy-wise.
  554. (defun math-hypot (a b)
  555.   (cond ((Math-zerop a) (math-abs b))
  556.     ((Math-zerop b) (math-abs a))
  557.     ((not (Math-scalarp a))
  558.      (if (math-infinitep a)
  559.          (if (math-infinitep b)
  560.          (if (equal a b)
  561.              a
  562.            '(var nan var-nan))
  563.            a)
  564.        (calc-record-why 'scalarp a)
  565.        (list 'calcFunc-hypot a b)))
  566.     ((not (Math-scalarp b))
  567.      (if (math-infinitep b)
  568.          b
  569.        (calc-record-why 'scalarp b)
  570.        (list 'calcFunc-hypot a b)))
  571.     ((and (Math-numberp a) (Math-numberp b))
  572.      (math-with-extra-prec 1
  573.        (math-sqrt (math-add (calcFunc-abssqr a) (calcFunc-abssqr b)))))
  574.     ((eq (car-safe a) 'hms)
  575.      (if (eq (car-safe b) 'hms)   ; this helps sdev's of hms forms
  576.          (math-to-hms (math-hypot (math-from-hms a 'deg)
  577.                       (math-from-hms b 'deg)))
  578.        (math-to-hms (math-hypot (math-from-hms a 'deg) b))))
  579.     ((eq (car-safe b) 'hms)
  580.      (math-to-hms (math-hypot a (math-from-hms b 'deg))))
  581.     (t nil))
  582. )
  583. (fset 'calcFunc-hypot (symbol-function 'math-hypot))
  584.  
  585. (defun calcFunc-sqr (x)
  586.   (math-pow x 2)
  587. )
  588.  
  589.  
  590.  
  591. (defun math-nth-root (a n)
  592.   (cond ((= n 2) (math-sqrt a))
  593.     ((Math-zerop a) a)
  594.     ((Math-negp a) nil)
  595.     ((Math-integerp a)
  596.      (let ((root (math-nth-root-integer a n)))
  597.        (if (car root)
  598.            (cdr root)
  599.          (and (not calc-symbolic-mode)
  600.           (math-nth-root-float (math-float a) n
  601.                        (math-float (cdr root)))))))
  602.     ((eq (car-safe a) 'frac)
  603.      (let* ((num-root (math-nth-root-integer (nth 1 a) n))
  604.         (den-root (math-nth-root-integer (nth 2 a) n)))
  605.        (if (and (car num-root) (car den-root))
  606.            (list 'frac (cdr num-root) (cdr den-root))
  607.          (and (not calc-symbolic-mode)
  608.           (math-nth-root-float
  609.            (math-float a) n
  610.            (math-div-float (math-float (cdr num-root))
  611.                    (math-float (cdr den-root))))))))
  612.     ((eq (car-safe a) 'float)
  613.      (and (not calc-symbolic-mode)
  614.           (math-nth-root-float a n)))
  615.     ((eq (car-safe a) 'polar)
  616.      (let ((root (math-nth-root (nth 1 a) n)))
  617.        (and root (list 'polar root (math-div (nth 2 a) n)))))
  618.     (t nil))
  619. )
  620.  
  621. (defun math-nth-root-float (a n &optional guess)
  622.   (math-inexact-result)
  623.   (math-with-extra-prec 1
  624.     (let ((nf (math-float n))
  625.       (nfm1 (math-float (1- n))))
  626.       (math-nth-root-float-iter a (or guess
  627.                       (math-make-float
  628.                        1 (/ (+ (math-numdigs (nth 1 a))
  629.                            (nth 2 a)
  630.                            (/ n 2))
  631.                         n))))))
  632. )
  633.  
  634. (defun math-nth-root-float-iter (a guess)   ; uses "n", "nf", "nfm1"
  635.   (math-working "root" guess)
  636.   (let ((g2 (math-div-float (math-add-float (math-mul nfm1 guess)
  637.                         (math-div-float
  638.                          a (math-ipow guess (1- n))))
  639.                 nf)))
  640.     (if (math-nearly-equal-float g2 guess)
  641.     g2
  642.       (math-nth-root-float-iter a g2)))
  643. )
  644.  
  645. (defun math-nth-root-integer (a n &optional guess)   ; [I I S]
  646.   (math-nth-root-int-iter a (or guess
  647.                 (math-scale-int 1 (/ (+ (math-numdigs a)
  648.                             (1- n))
  649.                              n))))
  650. )
  651.  
  652. (defun math-nth-root-int-iter (a guess)   ; uses "n"
  653.   (math-working "root" guess)
  654.   (let* ((q (math-idivmod a (math-ipow guess (1- n))))
  655.      (s (math-add (car q) (math-mul (1- n) guess)))
  656.      (g2 (math-idivmod s n)))
  657.     (if (Math-natnum-lessp (car g2) guess)
  658.     (math-nth-root-int-iter a (car g2))
  659.       (cons (and (equal (car g2) guess)
  660.          (eq (cdr q) 0)
  661.          (eq (cdr g2) 0))
  662.         guess)))
  663. )
  664.  
  665. (defun calcFunc-nroot (x n)
  666.   (calcFunc-pow x (if (integerp n)
  667.               (math-make-frac 1 n)
  668.             (math-div 1 n)))
  669. )
  670.  
  671.  
  672.  
  673.  
  674. ;;;; Transcendental functions.
  675.  
  676. ;;; All of these functions are defined on the complex plane.
  677. ;;; (Branch cuts, etc. follow Steele's Common Lisp book.)
  678.  
  679. ;;; Most functions increase calc-internal-prec by 2 digits, then round
  680. ;;; down afterward.  "-raw" functions use the current precision, require
  681. ;;; their arguments to be in float (or complex float) format, and always
  682. ;;; work in radians (where applicable).
  683.  
  684. (defun math-to-radians (a)   ; [N N]
  685.   (cond ((eq (car-safe a) 'hms)
  686.      (math-from-hms a 'rad))
  687.     ((memq calc-angle-mode '(deg hms))
  688.      (math-mul a (math-pi-over-180)))
  689.     (t a))
  690. )
  691.  
  692. (defun math-from-radians (a)   ; [N N]
  693.   (cond ((eq calc-angle-mode 'deg)
  694.      (if (math-constp a)
  695.          (math-div a (math-pi-over-180))
  696.        (list 'calcFunc-deg a)))
  697.     ((eq calc-angle-mode 'hms)
  698.      (math-to-hms a 'rad))
  699.     (t a))
  700. )
  701.  
  702. (defun math-to-radians-2 (a)   ; [N N]
  703.   (cond ((eq (car-safe a) 'hms)
  704.      (math-from-hms a 'rad))
  705.     ((memq calc-angle-mode '(deg hms))
  706.      (if calc-symbolic-mode
  707.          (math-div (math-mul a '(var pi var-pi)) 180)
  708.        (math-mul a (math-pi-over-180))))
  709.     (t a))
  710. )
  711.  
  712. (defun math-from-radians-2 (a)   ; [N N]
  713.   (cond ((memq calc-angle-mode '(deg hms))
  714.      (if calc-symbolic-mode
  715.          (math-div (math-mul 180 a) '(var pi var-pi))
  716.        (math-div a (math-pi-over-180))))
  717.     (t a))
  718. )
  719.  
  720.  
  721.  
  722. ;;; Sine, cosine, and tangent.
  723.  
  724. (defun calcFunc-sin (x)   ; [N N] [Public]
  725.   (cond ((and (integerp x)
  726.           (if (eq calc-angle-mode 'deg)
  727.           (= (% x 90) 0)
  728.         (= x 0)))
  729.      (aref [0 1 0 -1] (math-mod (/ x 90) 4)))
  730.     ((Math-scalarp x)
  731.      (math-with-extra-prec 2
  732.        (math-sin-raw (math-to-radians (math-float x)))))
  733.     ((eq (car x) 'sdev)
  734.      (if (math-constp x)
  735.          (math-with-extra-prec 2
  736.            (let* ((xx (math-to-radians (math-float (nth 1 x))))
  737.               (xs (math-to-radians (math-float (nth 2 x))))
  738.               (sc (math-sin-cos-raw xx)))
  739.          (math-make-sdev (car sc) (math-mul xs (cdr sc)))))
  740.        (math-make-sdev (calcFunc-sin (nth 1 x))
  741.                (math-mul (nth 2 x) (calcFunc-cos (nth 1 x))))))
  742.     ((and (eq (car x) 'intv) (math-intv-constp x))
  743.      (calcFunc-cos (math-sub x (math-quarter-circle nil))))
  744.     ((equal x '(var nan var-nan))
  745.      x)
  746.     (t (calc-record-why 'scalarp x)
  747.        (list 'calcFunc-sin x)))
  748. )
  749.  
  750. (defun calcFunc-cos (x)   ; [N N] [Public]
  751.   (cond ((and (integerp x)
  752.           (if (eq calc-angle-mode 'deg)
  753.           (= (% x 90) 0)
  754.         (= x 0)))
  755.      (aref [1 0 -1 0] (math-mod (/ x 90) 4)))
  756.     ((Math-scalarp x)
  757.      (math-with-extra-prec 2
  758.        (math-cos-raw (math-to-radians (math-float x)))))
  759.     ((eq (car x) 'sdev)
  760.      (if (math-constp x)
  761.          (math-with-extra-prec 2
  762.            (let* ((xx (math-to-radians (math-float (nth 1 x))))
  763.               (xs (math-to-radians (math-float (nth 2 x))))
  764.               (sc (math-sin-cos-raw xx)))
  765.          (math-make-sdev (cdr sc) (math-mul xs (car sc)))))
  766.        (math-make-sdev (calcFunc-cos (nth 1 x))
  767.                (math-mul (nth 2 x) (calcFunc-sin (nth 1 x))))))
  768.     ((and (eq (car x) 'intv) (math-intv-constp x))
  769.      (math-with-extra-prec 2
  770.        (let* ((xx (math-to-radians (math-float x)))
  771.           (na (math-floor (math-div (nth 2 xx) (math-pi))))
  772.           (nb (math-floor (math-div (nth 3 xx) (math-pi))))
  773.           (span (math-sub nb na)))
  774.          (if (memq span '(0 1))
  775.          (let ((int (math-sort-intv (nth 1 x)
  776.                         (math-cos-raw (nth 2 xx))
  777.                         (math-cos-raw (nth 3 xx)))))
  778.            (if (eq span 1)
  779.                (if (math-evenp na)
  780.                (math-make-intv (logior (nth 1 x) 2)
  781.                        -1
  782.                        (nth 3 int))
  783.              (math-make-intv (logior (nth 1 x) 1)
  784.                      (nth 2 int)
  785.                      1))
  786.              int))
  787.            (list 'intv 3 -1 1)))))
  788.     ((equal x '(var nan var-nan))
  789.      x)
  790.     (t (calc-record-why 'scalarp x)
  791.        (list 'calcFunc-cos x)))
  792. )
  793.  
  794. (defun calcFunc-sincos (x)   ; [V N] [Public]
  795.   (if (Math-scalarp x)
  796.       (math-with-extra-prec 2
  797.     (let ((sc (math-sin-cos-raw (math-to-radians (math-float x)))))
  798.       (list 'vec (cdr sc) (car sc))))    ; the vector [cos, sin]
  799.     (list 'vec (calcFunc-sin x) (calcFunc-cos x)))
  800. )
  801.  
  802. (defun calcFunc-tan (x)   ; [N N] [Public]
  803.   (cond ((and (integerp x)
  804.           (if (eq calc-angle-mode 'deg)
  805.           (= (% x 180) 0)
  806.         (= x 0)))
  807.      0)
  808.     ((Math-scalarp x)
  809.      (math-with-extra-prec 2
  810.        (math-tan-raw (math-to-radians (math-float x)))))
  811.     ((eq (car x) 'sdev)
  812.      (if (math-constp x)
  813.          (math-with-extra-prec 2
  814.            (let* ((xx (math-to-radians (math-float (nth 1 x))))
  815.               (xs (math-to-radians (math-float (nth 2 x))))
  816.               (sc (math-sin-cos-raw xx)))
  817.          (if (and (math-zerop (cdr sc)) (not calc-infinite-mode))
  818.              (progn
  819.                (calc-record-why "*Division by zero")
  820.                (list 'calcFunc-tan x))
  821.            (math-make-sdev (math-div-float (car sc) (cdr sc))
  822.                    (math-div-float xs (math-sqr (cdr sc)))))))
  823.        (math-make-sdev (calcFunc-tan (nth 1 x))
  824.                (math-div (nth 2 x)
  825.                      (math-sqr (calcFunc-cos (nth 1 x)))))))
  826.     ((and (eq (car x) 'intv) (math-intv-constp x))
  827.      (or (math-with-extra-prec 2
  828.            (let* ((xx (math-to-radians (math-float x)))
  829.               (na (math-floor (math-div (math-sub (nth 2 xx)
  830.                               (math-pi-over-2))
  831.                         (math-pi))))
  832.               (nb (math-floor (math-div (math-sub (nth 3 xx)
  833.                               (math-pi-over-2))
  834.                         (math-pi)))))
  835.          (and (equal na nb)
  836.               (math-sort-intv (nth 1 x)
  837.                       (math-tan-raw (nth 2 xx))
  838.                       (math-tan-raw (nth 3 xx))))))
  839.          '(intv 3 (neg (var inf var-inf)) (var inf var-inf))))
  840.     ((equal x '(var nan var-nan))
  841.      x)
  842.     (t (calc-record-why 'scalarp x)
  843.        (list 'calcFunc-tan x)))
  844. )
  845.  
  846. (defun math-sin-raw (x)   ; [N N]
  847.   (cond ((eq (car x) 'cplx)
  848.      (let* ((expx (math-exp-raw (nth 2 x)))
  849.         (expmx (math-div-float '(float 1 0) expx))
  850.         (sc (math-sin-cos-raw (nth 1 x))))
  851.        (list 'cplx
  852.          (math-mul-float (car sc)
  853.                  (math-mul-float (math-add-float expx expmx)
  854.                          '(float 5 -1)))
  855.          (math-mul-float (cdr sc)
  856.                  (math-mul-float (math-sub-float expx expmx)
  857.                          '(float 5 -1))))))
  858.     ((eq (car x) 'polar)
  859.      (math-polar (math-sin-raw (math-complex x))))
  860.     ((Math-integer-negp (nth 1 x))
  861.      (math-neg-float (math-sin-raw (math-neg-float x))))
  862.     ((math-lessp-float '(float 7 0) x)  ; avoid inf loops due to roundoff
  863.      (math-sin-raw (math-mod x (math-two-pi))))
  864.     (t (math-sin-raw-2 x x)))
  865. )
  866.  
  867. (defun math-cos-raw (x)   ; [N N]
  868.   (if (eq (car-safe x) 'polar)
  869.       (math-polar (math-cos-raw (math-complex x)))
  870.     (math-sin-raw (math-sub (math-pi-over-2) x)))
  871. )
  872.  
  873. ;;; This could use a smarter method:  Reduce x as in math-sin-raw, then
  874. ;;;   compute either sin(x) or cos(x), whichever is smaller, and compute
  875. ;;;   the other using the identity sin(x)^2 + cos(x)^2 = 1.
  876. (defun math-sin-cos-raw (x)   ; [F.F F]  (result is (sin x . cos x))
  877.   (cons (math-sin-raw x) (math-cos-raw x))
  878. )
  879.  
  880. (defun math-tan-raw (x)   ; [N N]
  881.   (cond ((eq (car x) 'cplx)
  882.      (let* ((x (math-mul x '(float 2 0)))
  883.         (expx (math-exp-raw (nth 2 x)))
  884.         (expmx (math-div-float '(float 1 0) expx))
  885.         (sc (math-sin-cos-raw (nth 1 x)))
  886.         (d (math-add-float (cdr sc)
  887.                    (math-mul-float (math-add-float expx expmx)
  888.                            '(float 5 -1)))))
  889.        (and (not (eq (nth 1 d) 0))
  890.         (list 'cplx
  891.               (math-div-float (car sc) d)
  892.               (math-div-float (math-mul-float (math-sub-float expx
  893.                                       expmx)
  894.                               '(float 5 -1)) d)))))
  895.     ((eq (car x) 'polar)
  896.      (math-polar (math-tan-raw (math-complex x))))
  897.     (t
  898.      (let ((sc (math-sin-cos-raw x)))
  899.        (if (eq (nth 1 (cdr sc)) 0)
  900.            (math-div (car sc) 0)
  901.          (math-div-float (car sc) (cdr sc))))))
  902. )
  903.  
  904. (defun math-sin-raw-2 (x orgx)   ; This avoids poss of inf recursion.  [F F]
  905.   (let ((xmpo2 (math-sub-float (math-pi-over-2) x)))
  906.     (cond ((Math-integer-negp (nth 1 xmpo2))
  907.        (math-neg-float (math-sin-raw-2 (math-sub-float x (math-pi))
  908.                        orgx)))
  909.       ((math-lessp-float (math-pi-over-4) x)
  910.        (math-cos-raw-2 xmpo2 orgx))
  911.       ((math-lessp-float x (math-neg (math-pi-over-4)))
  912.        (math-neg (math-cos-raw-2 (math-add (math-pi-over-2) x) orgx)))
  913.       ((math-nearly-zerop-float x orgx) '(float 0 0))
  914.       (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  915.       (t (math-sin-series x 6 4 x (math-neg-float (math-sqr-float x))))))
  916. )
  917.  
  918. (defun math-cos-raw-2 (x orgx)   ; [F F]
  919.   (cond ((math-nearly-zerop-float x orgx) '(float 1 0))
  920.     (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  921.     (t (let ((xnegsqr (math-neg-float (math-sqr-float x))))
  922.          (math-sin-series
  923.           (math-add-float '(float 1 0)
  924.                   (math-mul-float xnegsqr '(float 5 -1)))
  925.           24 5 xnegsqr xnegsqr))))
  926. )
  927.  
  928. (defun math-sin-series (sum nfac n x xnegsqr)
  929.   (math-working "sin" sum)
  930.   (let* ((nextx (math-mul-float x xnegsqr))
  931.      (nextsum (math-add-float sum (math-div-float nextx
  932.                               (math-float nfac)))))
  933.     (if (math-nearly-equal-float sum nextsum)
  934.     sum
  935.       (math-sin-series nextsum (math-mul nfac (* n (1+ n)))
  936.                (+ n 2) nextx xnegsqr)))
  937. )
  938.  
  939.  
  940. ;;; Inverse sine, cosine, tangent.
  941.  
  942. (defun calcFunc-arcsin (x)   ; [N N] [Public]
  943.   (cond ((eq x 0) 0)
  944.     ((and (eq x 1) (eq calc-angle-mode 'deg)) 90)
  945.     ((and (eq x -1) (eq calc-angle-mode 'deg)) -90)
  946.     (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  947.     ((Math-numberp x)
  948.      (math-with-extra-prec 2
  949.        (math-from-radians (math-arcsin-raw (math-float x)))))
  950.     ((eq (car x) 'sdev)
  951.      (math-make-sdev (calcFunc-arcsin (nth 1 x))
  952.              (math-from-radians
  953.               (math-div (nth 2 x)
  954.                     (math-sqrt
  955.                      (math-sub 1 (math-sqr (nth 1 x))))))))
  956.     ((eq (car x) 'intv)
  957.      (math-sort-intv (nth 1 x)
  958.              (calcFunc-arcsin (nth 2 x))
  959.              (calcFunc-arcsin (nth 3 x))))
  960.     ((equal x '(var nan var-nan))
  961.      x)
  962.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  963.        (list 'calcFunc-arcsin x)))
  964. )
  965.  
  966. (defun calcFunc-arccos (x)   ; [N N] [Public]
  967.   (cond ((eq x 1) 0)
  968.     ((and (eq x 0) (eq calc-angle-mode 'deg)) 90)
  969.     ((and (eq x -1) (eq calc-angle-mode 'deg)) 180)
  970.     (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  971.     ((Math-numberp x)
  972.      (math-with-extra-prec 2
  973.        (math-from-radians (math-arccos-raw (math-float x)))))
  974.     ((eq (car x) 'sdev)
  975.      (math-make-sdev (calcFunc-arccos (nth 1 x))
  976.              (math-from-radians
  977.               (math-div (nth 2 x)
  978.                     (math-sqrt
  979.                      (math-sub 1 (math-sqr (nth 1 x))))))))
  980.     ((eq (car x) 'intv)
  981.      (math-sort-intv (nth 1 x)
  982.              (calcFunc-arccos (nth 2 x))
  983.              (calcFunc-arccos (nth 3 x))))
  984.     ((equal x '(var nan var-nan))
  985.      x)
  986.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  987.        (list 'calcFunc-arccos x)))
  988. )
  989.  
  990. (defun calcFunc-arctan (x)   ; [N N] [Public]
  991.   (cond ((eq x 0) 0)
  992.     ((and (eq x 1) (eq calc-angle-mode 'deg)) 45)
  993.     ((and (eq x -1) (eq calc-angle-mode 'deg)) -45)
  994.     ((Math-numberp x)
  995.      (math-with-extra-prec 2
  996.        (math-from-radians (math-arctan-raw (math-float x)))))
  997.     ((eq (car x) 'sdev)
  998.      (math-make-sdev (calcFunc-arctan (nth 1 x))
  999.              (math-from-radians
  1000.               (math-div (nth 2 x)
  1001.                     (math-add 1 (math-sqr (nth 1 x)))))))
  1002.     ((eq (car x) 'intv)
  1003.      (math-sort-intv (nth 1 x)
  1004.              (calcFunc-arctan (nth 2 x))
  1005.              (calcFunc-arctan (nth 3 x))))
  1006.     ((equal x '(var inf var-inf))
  1007.      (math-quarter-circle t))
  1008.     ((equal x '(neg (var inf var-inf)))
  1009.      (math-neg (math-quarter-circle t)))
  1010.     ((equal x '(var nan var-nan))
  1011.      x)
  1012.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1013.        (list 'calcFunc-arctan x)))
  1014. )
  1015.  
  1016. (defun math-arcsin-raw (x)   ; [N N]
  1017.   (let ((a (math-sqrt-raw (math-sub '(float 1 0) (math-sqr x)))))
  1018.     (if (or (memq (car x) '(cplx polar))
  1019.         (memq (car a) '(cplx polar)))
  1020.     (math-with-extra-prec 2   ; use extra precision for difficult case
  1021.       (math-mul '(cplx 0 -1)
  1022.             (math-ln-raw (math-add (math-mul '(cplx 0 1) x) a))))
  1023.       (math-arctan2-raw x a)))
  1024. )
  1025.  
  1026. (defun math-arccos-raw (x)   ; [N N]
  1027.   (math-sub (math-pi-over-2) (math-arcsin-raw x))
  1028. )
  1029.  
  1030. (defun math-arctan-raw (x)   ; [N N]
  1031.   (cond ((memq (car x) '(cplx polar))
  1032.      (math-with-extra-prec 2   ; extra-extra
  1033.        (math-div (math-sub
  1034.               (math-ln-raw (math-add 1 (math-mul '(cplx 0 1) x)))
  1035.               (math-ln-raw (math-add 1 (math-mul '(cplx 0 -1) x))))
  1036.              '(cplx 0 2))))
  1037.     ((Math-integer-negp (nth 1 x))
  1038.      (math-neg-float (math-arctan-raw (math-neg-float x))))
  1039.     ((math-zerop x) x)
  1040.     (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1041.     ((math-equal-int x 1) (math-pi-over-4))
  1042.     ((math-equal-int x -1) (math-neg (math-pi-over-4)))
  1043.     ((math-lessp-float '(float 414214 -6) x)  ; if x > sqrt(2) - 1, reduce
  1044.      (if (math-lessp-float '(float 1 0) x)
  1045.          (math-sub-float (math-mul-float (math-pi) '(float 5 -1))
  1046.                  (math-arctan-raw (math-div-float '(float 1 0) x)))
  1047.        (math-sub-float (math-mul-float (math-pi) '(float 25 -2))
  1048.                (math-arctan-raw (math-div-float
  1049.                          (math-sub-float '(float 1 0) x)
  1050.                          (math-add-float '(float 1 0)
  1051.                                  x))))))
  1052.     (t (math-arctan-series x 3 x (math-neg-float (math-sqr-float x)))))
  1053. )
  1054.  
  1055. (defun math-arctan-series (sum n x xnegsqr)
  1056.   (math-working "arctan" sum)
  1057.   (let* ((nextx (math-mul-float x xnegsqr))
  1058.      (nextsum (math-add-float sum (math-div-float nextx (math-float n)))))
  1059.     (if (math-nearly-equal-float sum nextsum)
  1060.     sum
  1061.       (math-arctan-series nextsum (+ n 2) nextx xnegsqr)))
  1062. )
  1063.  
  1064. (defun calcFunc-arctan2 (y x)   ; [F R R] [Public]
  1065.   (if (Math-anglep y)
  1066.       (if (Math-anglep x)
  1067.       (math-with-extra-prec 2
  1068.         (math-from-radians (math-arctan2-raw (math-float y)
  1069.                          (math-float x))))
  1070.     (calc-record-why 'anglep x)
  1071.     (list 'calcFunc-arctan2 y x))
  1072.     (if (and (or (math-infinitep x) (math-anglep x))
  1073.          (or (math-infinitep y) (math-anglep y)))
  1074.     (progn
  1075.       (if (math-posp x)
  1076.           (setq x 1)
  1077.         (if (math-negp x)
  1078.         (setq x -1)
  1079.           (or (math-zerop x)
  1080.           (setq x nil))))
  1081.       (if (math-posp y)
  1082.           (setq y 1)
  1083.         (if (math-negp y)
  1084.         (setq y -1)
  1085.           (or (math-zerop y)
  1086.           (setq y nil))))
  1087.       (if (and y x)
  1088.           (calcFunc-arctan2 y x)
  1089.         '(var nan var-nan)))
  1090.       (calc-record-why 'anglep y)
  1091.       (list 'calcFunc-arctan2 y x)))
  1092. )
  1093.  
  1094. (defun math-arctan2-raw (y x)   ; [F R R]
  1095.   (cond ((math-zerop y)
  1096.      (if (math-negp x) (math-pi)
  1097.        (if (or (math-floatp x) (math-floatp y)) '(float 0 0) 0)))
  1098.     ((math-zerop x)
  1099.      (if (math-posp y)
  1100.          (math-pi-over-2)
  1101.        (math-neg (math-pi-over-2))))
  1102.     ((math-posp x)
  1103.      (math-arctan-raw (math-div-float y x)))
  1104.     ((math-posp y)
  1105.      (math-add-float (math-arctan-raw (math-div-float y x))
  1106.              (math-pi)))
  1107.     (t
  1108.      (math-sub-float (math-arctan-raw (math-div-float y x))
  1109.              (math-pi))))
  1110. )
  1111.  
  1112. (defun calcFunc-arcsincos (x)   ; [V N] [Public]
  1113.   (if (and (Math-vectorp x)
  1114.        (= (length x) 3))
  1115.       (calcFunc-arctan2 (nth 2 x) (nth 1 x))
  1116.     (math-reject-arg x "*Two-element vector expected"))
  1117. )
  1118.  
  1119.  
  1120.  
  1121. ;;; Exponential function.
  1122.  
  1123. (defun calcFunc-exp (x)   ; [N N] [Public]
  1124.   (cond ((eq x 0) 1)
  1125.     ((and (memq x '(1 -1)) calc-symbolic-mode)
  1126.      (if (eq x 1) '(var e var-e) (math-div 1 '(var e var-e))))
  1127.     ((Math-numberp x)
  1128.      (math-with-extra-prec 2 (math-exp-raw (math-float x))))
  1129.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1130.      (let ((ex (calcFunc-exp (nth 1 x))))
  1131.        (math-make-sdev ex (math-mul (nth 2 x) ex))))
  1132.     ((eq (car-safe x) 'intv)
  1133.      (math-make-intv (nth 1 x) (calcFunc-exp (nth 2 x))
  1134.              (calcFunc-exp (nth 3 x))))
  1135.     ((equal x '(var inf var-inf))
  1136.      x)
  1137.     ((equal x '(neg (var inf var-inf)))
  1138.      0)
  1139.     ((equal x '(var nan var-nan))
  1140.      x)
  1141.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1142.        (list 'calcFunc-exp x)))
  1143. )
  1144.  
  1145. (defun calcFunc-expm1 (x)   ; [N N] [Public]
  1146.   (cond ((eq x 0) 0)
  1147.     ((math-zerop x) '(float 0 0))
  1148.     (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1149.     ((Math-numberp x)
  1150.      (math-with-extra-prec 2
  1151.        (let ((x (math-float x)))
  1152.          (if (and (eq (car x) 'float)
  1153.               (math-lessp-float x '(float 1 0))
  1154.               (math-lessp-float '(float -1 0) x))
  1155.          (math-exp-minus-1-raw x)
  1156.            (math-add (math-exp-raw x) -1)))))
  1157.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1158.      (if (math-constp x)
  1159.          (let ((ex (calcFunc-expm1 (nth 1 x))))
  1160.            (math-make-sdev ex (math-mul (nth 2 x) (math-add ex 1))))
  1161.        (math-make-sdev (calcFunc-expm1 (nth 1 x))
  1162.                (math-mul (nth 2 x) (calcFunc-exp (nth 1 x))))))
  1163.     ((eq (car-safe x) 'intv)
  1164.      (math-make-intv (nth 1 x)
  1165.              (calcFunc-expm1 (nth 2 x))
  1166.              (calcFunc-expm1 (nth 3 x))))
  1167.     ((equal x '(var inf var-inf))
  1168.      x)
  1169.     ((equal x '(neg (var inf var-inf)))
  1170.      -1)
  1171.     ((equal x '(var nan var-nan))
  1172.      x)
  1173.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1174.        (list 'calcFunc-expm1 x)))
  1175. )
  1176.  
  1177. (defun calcFunc-exp10 (x)   ; [N N] [Public]
  1178.   (if (eq x 0)
  1179.       1
  1180.     (math-pow '(float 1 1) x))
  1181. )
  1182.  
  1183. (defun math-exp-raw (x)   ; [N N]
  1184.   (cond ((math-zerop x) '(float 1 0))
  1185.     (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1186.     ((eq (car x) 'cplx)
  1187.      (let ((expx (math-exp-raw (nth 1 x)))
  1188.            (sc (math-sin-cos-raw (nth 2 x))))
  1189.        (list 'cplx
  1190.          (math-mul-float expx (cdr sc))
  1191.          (math-mul-float expx (car sc)))))
  1192.     ((eq (car x) 'polar)
  1193.      (let ((xc (math-complex x)))
  1194.        (list 'polar
  1195.          (math-exp-raw (nth 1 xc))
  1196.          (math-from-radians (nth 2 xc)))))
  1197.     ((or (math-lessp-float '(float 5 -1) x)
  1198.          (math-lessp-float x '(float -5 -1)))
  1199.      (if (math-lessp-float '(float 921035 1) x)
  1200.          (math-overflow)
  1201.        (if (math-lessp-float x '(float -921035 1))
  1202.            (math-underflow)))
  1203.      (let* ((two-x (math-mul-float x '(float 2 0)))
  1204.         (hint (math-scale-int (nth 1 two-x) (nth 2 two-x)))
  1205.         (hfrac (math-sub-float x (math-mul-float (math-float hint)
  1206.                              '(float 5 -1)))))
  1207.        (math-mul-float (math-ipow (math-sqrt-e) hint)
  1208.                (math-add-float '(float 1 0)
  1209.                        (math-exp-minus-1-raw hfrac)))))
  1210.     (t (math-add-float '(float 1 0) (math-exp-minus-1-raw x))))
  1211. )
  1212.  
  1213. (defun math-exp-minus-1-raw (x)   ; [F F]
  1214.   (math-exp-series x 2 3 x x)
  1215. )
  1216.  
  1217. (defun math-exp-series (sum nfac n xpow x)
  1218.   (math-working "exp" sum)
  1219.   (let* ((nextx (math-mul-float xpow x))
  1220.      (nextsum (math-add-float sum (math-div-float nextx
  1221.                               (math-float nfac)))))
  1222.     (if (math-nearly-equal-float sum nextsum)
  1223.     sum
  1224.       (math-exp-series nextsum (math-mul nfac n) (1+ n) nextx x)))
  1225. )
  1226.  
  1227.  
  1228.  
  1229. ;;; Logarithms.
  1230.  
  1231. (defun calcFunc-ln (x)   ; [N N] [Public]
  1232.   (cond ((math-zerop x)
  1233.      (if calc-infinite-mode
  1234.          '(neg (var inf var-inf))
  1235.        (math-reject-arg x "*Logarithm of zero")))
  1236.     ((eq x 1) 0)
  1237.     ((Math-numberp x)
  1238.      (math-with-extra-prec 2 (math-ln-raw (math-float x))))
  1239.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1240.      (math-make-sdev (calcFunc-ln (nth 1 x))
  1241.              (math-div (nth 2 x) (nth 1 x))))
  1242.     ((and (eq (car-safe x) 'intv) (or (Math-posp (nth 2 x))
  1243.                       (Math-zerop (nth 2 x))
  1244.                       (not (math-intv-constp x))))
  1245.      (let ((calc-infinite-mode t))
  1246.        (math-make-intv (nth 1 x) (calcFunc-ln (nth 2 x))
  1247.                (calcFunc-ln (nth 3 x)))))
  1248.     ((equal x '(var e var-e))
  1249.      1)
  1250.     ((and (eq (car-safe x) '^)
  1251.           (equal (nth 1 x) '(var e var-e))
  1252.           (math-known-realp (nth 2 x)))
  1253.      (nth 2 x))
  1254.     ((math-infinitep x)
  1255.      (if (equal x '(var nan var-nan))
  1256.          x
  1257.        '(var inf var-inf)))
  1258.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1259.        (list 'calcFunc-ln x)))
  1260. )
  1261.  
  1262. (defun calcFunc-log10 (x)   ; [N N] [Public]
  1263.   (cond ((math-equal-int x 1)
  1264.      (if (math-floatp x) '(float 0 0) 0))
  1265.     ((and (Math-integerp x)
  1266.           (math-posp x)
  1267.           (let ((res (math-integer-log x 10)))
  1268.         (and (car res)
  1269.              (setq x (cdr res)))))
  1270.      x)
  1271.     ((and (eq (car-safe x) 'frac)
  1272.           (eq (nth 1 x) 1)
  1273.           (let ((res (math-integer-log (nth 2 x) 10)))
  1274.         (and (car res)
  1275.              (setq x (- (cdr res))))))
  1276.      x)
  1277.     ((math-zerop x)
  1278.      (if calc-infinite-mode
  1279.          '(neg (var inf var-inf))
  1280.        (math-reject-arg x "*Logarithm of zero")))
  1281.     (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1282.     ((Math-numberp x)
  1283.      (math-with-extra-prec 2
  1284.        (let ((xf (math-float x)))
  1285.          (if (eq (nth 1 xf) 0)
  1286.          (math-reject-arg x "*Logarithm of zero"))
  1287.          (if (Math-integer-posp (nth 1 xf))
  1288.          (if (eq (nth 1 xf) 1)    ; log10(1*10^n) = n
  1289.              (math-float (nth 2 xf))
  1290.            (let ((xdigs (1- (math-numdigs (nth 1 xf)))))
  1291.              (math-add-float
  1292.               (math-div-float (math-ln-raw-2
  1293.                        (list 'float (nth 1 xf) (- xdigs)))
  1294.                       (math-ln-10))
  1295.               (math-float (+ (nth 2 xf) xdigs)))))
  1296.            (math-div (calcFunc-ln xf) (math-ln-10))))))
  1297.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1298.      (math-make-sdev (calcFunc-log10 (nth 1 x))
  1299.              (math-div (nth 2 x)
  1300.                    (math-mul (nth 1 x) (math-ln-10)))))
  1301.     ((and (eq (car-safe x) 'intv) (or (Math-posp (nth 2 x))
  1302.                       (not (math-intv-constp x))))
  1303.      (math-make-intv (nth 1 x)
  1304.              (calcFunc-log10 (nth 2 x))
  1305.              (calcFunc-log10 (nth 3 x))))
  1306.     ((math-infinitep x)
  1307.      (if (equal x '(var nan var-nan))
  1308.          x
  1309.        '(var inf var-inf)))
  1310.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1311.        (list 'calcFunc-log10 x)))
  1312. )
  1313.  
  1314. (defun calcFunc-log (x &optional b)   ; [N N N] [Public]
  1315.   (cond ((or (null b) (equal b '(var e var-e)))
  1316.      (math-normalize (list 'calcFunc-ln x)))
  1317.     ((or (eq b 10) (equal b '(float 1 1)))
  1318.      (math-normalize (list 'calcFunc-log10 x)))
  1319.     ((math-zerop x)
  1320.      (if calc-infinite-mode
  1321.          (math-div (calcFunc-ln x) (calcFunc-ln b))
  1322.        (math-reject-arg x "*Logarithm of zero")))
  1323.     ((math-zerop b)
  1324.      (if calc-infinite-mode
  1325.          (math-div (calcFunc-ln x) (calcFunc-ln b))
  1326.        (math-reject-arg b "*Logarithm of zero")))
  1327.     ((math-equal-int b 1)
  1328.      (if calc-infinite-mode
  1329.          (math-div (calcFunc-ln x) 0)
  1330.        (math-reject-arg b "*Logarithm base one")))
  1331.     ((math-equal-int x 1)
  1332.      (if (or (math-floatp a) (math-floatp b)) '(float 0 0) 0))
  1333.     ((and (Math-ratp x) (Math-ratp b)
  1334.           (math-posp x) (math-posp b)
  1335.           (let* ((sign 1) (inv nil)
  1336.              (xx (if (Math-lessp 1 x)
  1337.                  x
  1338.                (setq sign -1)
  1339.                (math-div 1 x)))
  1340.              (bb (if (Math-lessp 1 b)
  1341.                  b
  1342.                (setq sign (- sign))
  1343.                (math-div 1 b)))
  1344.              (res (if (Math-lessp xx bb)
  1345.                   (setq inv (math-integer-log bb xx))
  1346.                 (math-integer-log xx bb))))
  1347.         (and (car res)
  1348.              (setq x (if inv
  1349.                  (math-div 1 (* sign (cdr res)))
  1350.                    (* sign (cdr res)))))))
  1351.      x)
  1352.     (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1353.     ((and (Math-numberp x) (Math-numberp b))
  1354.      (math-with-extra-prec 2
  1355.        (math-div (math-ln-raw (math-float x))
  1356.              (math-log-base-raw b))))
  1357.     ((and (eq (car-safe x) 'sdev)
  1358.           (Math-numberp b))
  1359.      (math-make-sdev (calcFunc-log (nth 1 x) b)
  1360.              (math-div (nth 2 x)
  1361.                    (math-mul (nth 1 x)
  1362.                          (math-log-base-raw b)))))
  1363.     ((and (eq (car-safe x) 'intv) (or (Math-posp (nth 2 x))
  1364.                       (not (math-intv-constp x)))
  1365.           (math-realp b))
  1366.      (math-make-intv (nth 1 x)
  1367.              (calcFunc-log (nth 2 x) b)
  1368.              (calcFunc-log (nth 3 x) b)))
  1369.     ((or (eq (car-safe x) 'intv) (eq (car-safe b) 'intv))
  1370.      (math-div (calcFunc-ln x) (calcFunc-ln b)))
  1371.     ((or (math-infinitep x)
  1372.          (math-infinitep b))
  1373.      (math-div (calcFunc-ln x) (calcFunc-ln b)))
  1374.     (t (if (Math-numberp b)
  1375.            (calc-record-why 'numberp x)
  1376.          (calc-record-why 'numberp b))
  1377.        (list 'calcFunc-log x b)))
  1378. )
  1379.  
  1380. (defun calcFunc-alog (x &optional b)
  1381.   (cond ((or (null b) (equal b '(var e var-e)))
  1382.      (math-normalize (list 'calcFunc-exp x)))
  1383.     (t (math-pow b x)))
  1384. )
  1385.  
  1386. (defun calcFunc-ilog (x b)
  1387.   (if (and (math-natnump x) (not (eq x 0))
  1388.        (math-natnump b) (not (eq b 0)))
  1389.       (if (eq b 1)
  1390.       (math-reject-arg x "*Logarithm base one")
  1391.     (if (Math-natnum-lessp x b)
  1392.         0
  1393.       (cdr (math-integer-log x b))))
  1394.     (math-floor (calcFunc-log x b)))
  1395. )
  1396.  
  1397. (defun math-integer-log (x b)
  1398.   (let ((pows (list b))
  1399.     (pow (math-sqr b))
  1400.     next
  1401.     sum n)
  1402.     (while (not (Math-lessp x pow))
  1403.       (setq pows (cons pow pows)
  1404.         pow (math-sqr pow)))
  1405.     (setq n (lsh 1 (1- (length pows)))
  1406.       sum n
  1407.       pow (car pows))
  1408.     (while (and (setq pows (cdr pows))
  1409.         (Math-lessp pow x))
  1410.       (setq n (/ n 2)
  1411.         next (math-mul pow (car pows)))
  1412.       (or (Math-lessp x next)
  1413.       (setq pow next
  1414.         sum (+ sum n))))
  1415.     (cons (equal pow x) sum))
  1416. )
  1417.  
  1418.  
  1419. (defun math-log-base-raw (b)   ; [N N]
  1420.   (if (not (and (equal (car math-log-base-cache) b)
  1421.         (eq (nth 1 math-log-base-cache) calc-internal-prec)))
  1422.       (setq math-log-base-cache (list b calc-internal-prec
  1423.                       (math-ln-raw (math-float b)))))
  1424.   (nth 2 math-log-base-cache)
  1425. )
  1426. (setq math-log-base-cache nil)
  1427.  
  1428. (defun calcFunc-lnp1 (x)   ; [N N] [Public]
  1429.   (cond ((Math-equal-int x -1)
  1430.      (if calc-infinite-mode
  1431.          '(neg (var inf var-inf))
  1432.        (math-reject-arg x "*Logarithm of zero")))
  1433.     ((eq x 0) 0)
  1434.     ((math-zerop x) '(float 0 0))
  1435.     (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1436.     ((Math-numberp x)
  1437.      (math-with-extra-prec 2
  1438.        (let ((x (math-float x)))
  1439.          (if (and (eq (car x) 'float)
  1440.               (math-lessp-float x '(float 5 -1))
  1441.               (math-lessp-float '(float -5 -1) x))
  1442.          (math-ln-plus-1-raw x)
  1443.            (math-ln-raw (math-add-float x '(float 1 0)))))))
  1444.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1445.      (math-make-sdev (calcFunc-lnp1 (nth 1 x))
  1446.              (math-div (nth 2 x) (math-add (nth 1 x) 1))))
  1447.     ((and (eq (car-safe x) 'intv) (or (Math-posp (nth 2 x))
  1448.                       (not (math-intv-constp x))))
  1449.      (math-make-intv (nth 1 x)
  1450.              (calcFunc-lnp1 (nth 2 x))
  1451.              (calcFunc-lnp1 (nth 3 x))))
  1452.     ((math-infinitep x)
  1453.      (if (equal x '(var nan var-nan))
  1454.          x
  1455.        '(var inf var-inf)))
  1456.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1457.        (list 'calcFunc-lnp1 x)))
  1458. )
  1459.  
  1460. (defun math-ln-raw (x)    ; [N N] --- must be float format!
  1461.   (cond ((eq (car-safe x) 'cplx)
  1462.      (list 'cplx
  1463.            (math-mul-float (math-ln-raw
  1464.                 (math-add-float (math-sqr-float (nth 1 x))
  1465.                         (math-sqr-float (nth 2 x))))
  1466.                    '(float 5 -1))
  1467.            (math-arctan2-raw (nth 2 x) (nth 1 x))))
  1468.     ((eq (car x) 'polar)
  1469.      (math-polar (list 'cplx
  1470.                (math-ln-raw (nth 1 x))
  1471.                (math-to-radians (nth 2 x)))))
  1472.     ((Math-equal-int x 1)
  1473.      '(float 0 0))
  1474.     (calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1475.     ((math-posp (nth 1 x))    ; positive and real
  1476.      (let ((xdigs (1- (math-numdigs (nth 1 x)))))
  1477.        (math-add-float (math-ln-raw-2 (list 'float (nth 1 x) (- xdigs)))
  1478.                (math-mul-float (math-float (+ (nth 2 x) xdigs))
  1479.                        (math-ln-10)))))
  1480.     ((math-zerop x)
  1481.      (math-reject-arg x "*Logarithm of zero"))
  1482.     ((eq calc-complex-mode 'polar)    ; negative and real
  1483.      (math-polar
  1484.       (list 'cplx   ; negative and real
  1485.         (math-ln-raw (math-neg-float x))
  1486.         (math-pi))))
  1487.     (t (list 'cplx   ; negative and real
  1488.          (math-ln-raw (math-neg-float x))
  1489.          (math-pi))))
  1490. )
  1491.  
  1492. (defun math-ln-raw-2 (x)    ; [F F]
  1493.   (cond ((math-lessp-float '(float 14 -1) x)
  1494.      (math-add-float (math-ln-raw-2 (math-mul-float x '(float 5 -1)))
  1495.              (math-ln-2)))
  1496.     (t    ; now .7 < x <= 1.4
  1497.      (math-ln-raw-3 (math-div-float (math-sub-float x '(float 1 0))
  1498.                     (math-add-float x '(float 1 0))))))
  1499. )
  1500.  
  1501. (defun math-ln-raw-3 (x)   ; [F F]
  1502.   (math-mul-float (math-ln-raw-series x 3 x (math-sqr-float x))
  1503.           '(float 2 0))
  1504. )
  1505.  
  1506. ;;; Compute ln((1+x)/(1-x))
  1507. (defun math-ln-raw-series (sum n x xsqr)
  1508.   (math-working "log" sum)
  1509.   (let* ((nextx (math-mul-float x xsqr))
  1510.      (nextsum (math-add-float sum (math-div-float nextx (math-float n)))))
  1511.     (if (math-nearly-equal-float sum nextsum)
  1512.     sum
  1513.       (math-ln-raw-series nextsum (+ n 2) nextx xsqr)))
  1514. )
  1515.  
  1516. (defun math-ln-plus-1-raw (x)
  1517.   (math-lnp1-series x 2 x (math-neg x))
  1518. )
  1519.  
  1520. (defun math-lnp1-series (sum n xpow x)
  1521.   (math-working "lnp1" sum)
  1522.   (let* ((nextx (math-mul-float xpow x))
  1523.      (nextsum (math-add-float sum (math-div-float nextx (math-float n)))))
  1524.     (if (math-nearly-equal-float sum nextsum)
  1525.     sum
  1526.       (math-lnp1-series nextsum (1+ n) nextx x)))
  1527. )
  1528.  
  1529. (math-defcache math-ln-10 (float (bigpos 018 684 045 994 092 585 302 2) -21)
  1530.   (math-ln-raw-2 '(float 1 1)))
  1531.  
  1532. (math-defcache math-ln-2 (float (bigpos 417 309 945 559 180 147 693) -21)
  1533.   (math-ln-raw-3 (math-float '(frac 1 3))))
  1534.  
  1535.  
  1536.  
  1537. ;;; Hyperbolic functions.
  1538.  
  1539. (defun calcFunc-sinh (x)   ; [N N] [Public]
  1540.   (cond ((eq x 0) 0)
  1541.     (math-expand-formulas
  1542.      (math-normalize
  1543.       (list '/ (list '- (list 'calcFunc-exp x)
  1544.              (list 'calcFunc-exp (list 'neg x))) 2)))
  1545.     ((Math-numberp x)
  1546.      (if calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1547.      (math-with-extra-prec 2
  1548.        (let ((expx (math-exp-raw (math-float x))))
  1549.          (math-mul (math-add expx (math-div -1 expx)) '(float 5 -1)))))
  1550.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1551.      (math-make-sdev (calcFunc-sinh (nth 1 x))
  1552.              (math-mul (nth 2 x) (calcFunc-cosh (nth 1 x)))))
  1553.     ((eq (car x) 'intv)
  1554.      (math-sort-intv (nth 1 x)
  1555.              (calcFunc-sinh (nth 2 x))
  1556.              (calcFunc-sinh (nth 3 x))))
  1557.     ((or (equal x '(var inf var-inf))
  1558.          (equal x '(neg (var inf var-inf)))
  1559.          (equal x '(var nan var-nan)))
  1560.      x)
  1561.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1562.        (list 'calcFunc-sinh x)))
  1563. )
  1564. (put 'calcFunc-sinh 'math-expandable t)
  1565.  
  1566. (defun calcFunc-cosh (x)   ; [N N] [Public]
  1567.   (cond ((eq x 0) 1)
  1568.     (math-expand-formulas
  1569.      (math-normalize
  1570.       (list '/ (list '+ (list 'calcFunc-exp x)
  1571.              (list 'calcFunc-exp (list 'neg x))) 2)))
  1572.     ((Math-numberp x)
  1573.      (if calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1574.      (math-with-extra-prec 2
  1575.        (let ((expx (math-exp-raw (math-float x))))
  1576.          (math-mul (math-add expx (math-div 1 expx)) '(float 5 -1)))))
  1577.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1578.      (math-make-sdev (calcFunc-cosh (nth 1 x))
  1579.              (math-mul (nth 2 x)
  1580.                    (calcFunc-sinh (nth 1 x)))))
  1581.     ((and (eq (car x) 'intv) (math-intv-constp x))
  1582.      (setq x (math-abs x))
  1583.      (math-sort-intv (nth 1 x)
  1584.              (calcFunc-cosh (nth 2 x))
  1585.              (calcFunc-cosh (nth 3 x))))
  1586.     ((or (equal x '(var inf var-inf))
  1587.          (equal x '(neg (var inf var-inf)))
  1588.          (equal x '(var nan var-nan)))
  1589.      (math-abs x))
  1590.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1591.        (list 'calcFunc-cosh x)))
  1592. )
  1593. (put 'calcFunc-cosh 'math-expandable t)
  1594.  
  1595. (defun calcFunc-tanh (x)   ; [N N] [Public]
  1596.   (cond ((eq x 0) 0)
  1597.     (math-expand-formulas
  1598.      (math-normalize
  1599.       (let ((expx (list 'calcFunc-exp x))
  1600.         (expmx (list 'calcFunc-exp (list 'neg x))))
  1601.         (math-normalize
  1602.          (list '/ (list '- expx expmx) (list '+ expx expmx))))))
  1603.     ((Math-numberp x)
  1604.      (if calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1605.      (math-with-extra-prec 2
  1606.        (let* ((expx (calcFunc-exp (math-float x)))
  1607.           (expmx (math-div 1 expx)))
  1608.          (math-div (math-sub expx expmx)
  1609.                (math-add expx expmx)))))
  1610.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1611.      (math-make-sdev (calcFunc-tanh (nth 1 x))
  1612.              (math-div (nth 2 x)
  1613.                    (math-sqr (calcFunc-cosh (nth 1 x))))))
  1614.     ((eq (car x) 'intv)
  1615.      (math-sort-intv (nth 1 x)
  1616.              (calcFunc-tanh (nth 2 x))
  1617.              (calcFunc-tanh (nth 3 x))))
  1618.     ((equal x '(var inf var-inf))
  1619.      1)
  1620.     ((equal x '(neg (var inf var-inf)))
  1621.      -1)
  1622.     ((equal x '(var nan var-nan))
  1623.      x)
  1624.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1625.        (list 'calcFunc-tanh x)))
  1626. )
  1627. (put 'calcFunc-tanh 'math-expandable t)
  1628.  
  1629. (defun calcFunc-arcsinh (x)   ; [N N] [Public]
  1630.   (cond ((eq x 0) 0)
  1631.     (math-expand-formulas
  1632.      (math-normalize
  1633.       (list 'calcFunc-ln (list '+ x (list 'calcFunc-sqrt
  1634.                           (list '+ (list '^ x 2) 1))))))
  1635.     ((Math-numberp x)
  1636.      (if calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1637.      (math-with-extra-prec 2
  1638.        (math-ln-raw (math-add x (math-sqrt-raw (math-add (math-sqr x)
  1639.                                  '(float 1 0)))))))
  1640.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1641.      (math-make-sdev (calcFunc-arcsinh (nth 1 x))
  1642.              (math-div (nth 2 x)
  1643.                    (math-sqrt
  1644.                     (math-add (math-sqr (nth 1 x)) 1)))))
  1645.     ((eq (car x) 'intv)
  1646.      (math-sort-intv (nth 1 x)
  1647.              (calcFunc-arcsinh (nth 2 x))
  1648.              (calcFunc-arcsinh (nth 3 x))))
  1649.     ((or (equal x '(var inf var-inf))
  1650.          (equal x '(neg (var inf var-inf)))
  1651.          (equal x '(var nan var-nan)))
  1652.      x)
  1653.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1654.        (list 'calcFunc-arcsinh x)))
  1655. )
  1656. (put 'calcFunc-arcsinh 'math-expandable t)
  1657.  
  1658. (defun calcFunc-arccosh (x)   ; [N N] [Public]
  1659.   (cond ((eq x 1) 0)
  1660.     ((and (eq x -1) calc-symbolic-mode)
  1661.      '(var pi var-pi))
  1662.     ((and (eq x 0) calc-symbolic-mode)
  1663.      (math-div (math-mul '(var pi var-pi) '(var i var-i)) 2))
  1664.     (math-expand-formulas
  1665.      (math-normalize
  1666.       (list 'calcFunc-ln (list '+ x (list 'calcFunc-sqrt
  1667.                           (list '- (list '^ x 2) 1))))))
  1668.     ((Math-numberp x)
  1669.      (if calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1670.      (if (Math-equal-int x -1)
  1671.          (math-imaginary (math-pi))
  1672.        (math-with-extra-prec 2
  1673.          (if (or t    ; need to do this even in the real case!
  1674.              (memq (car-safe x) '(cplx polar)))
  1675.          (let ((xp1 (math-add 1 x)))  ; this gets the branch cuts right
  1676.            (math-ln-raw
  1677.             (math-add x (math-mul xp1
  1678.                       (math-sqrt-raw
  1679.                        (math-div (math-sub
  1680.                               x
  1681.                               '(float 1 0))
  1682.                              xp1))))))
  1683.            (math-ln-raw
  1684.         (math-add x (math-sqrt-raw (math-add (math-sqr x)
  1685.                              '(float -1 0)))))))))
  1686.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1687.      (math-make-sdev (calcFunc-arccosh (nth 1 x))
  1688.              (math-div (nth 2 x)
  1689.                    (math-sqrt
  1690.                     (math-add (math-sqr (nth 1 x)) -1)))))
  1691.     ((eq (car x) 'intv)
  1692.      (math-sort-intv (nth 1 x)
  1693.              (calcFunc-arccosh (nth 2 x))
  1694.              (calcFunc-arccosh (nth 3 x))))
  1695.     ((or (equal x '(var inf var-inf))
  1696.          (equal x '(neg (var inf var-inf)))
  1697.          (equal x '(var nan var-nan)))
  1698.      x)
  1699.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1700.        (list 'calcFunc-arccosh x)))
  1701. )
  1702. (put 'calcFunc-arccosh 'math-expandable t)
  1703.  
  1704. (defun calcFunc-arctanh (x)   ; [N N] [Public]
  1705.   (cond ((eq x 0) 0)
  1706.     ((and (Math-equal-int x 1) calc-infinite-mode)
  1707.      '(var inf var-inf))
  1708.     ((and (Math-equal-int x -1) calc-infinite-mode)
  1709.      '(neg (var inf var-inf)))
  1710.     (math-expand-formulas
  1711.      (list '/ (list '-
  1712.             (list 'calcFunc-ln (list '+ 1 x))
  1713.             (list 'calcFunc-ln (list '- 1 x))) 2))
  1714.     ((Math-numberp x)
  1715.      (if calc-symbolic-mode (signal 'inexact-result nil))
  1716.      (math-with-extra-prec 2
  1717.        (if (or (memq (car-safe x) '(cplx polar))
  1718.            (Math-lessp 1 x))
  1719.            (math-mul (math-sub (math-ln-raw (math-add '(float 1 0) x))
  1720.                    (math-ln-raw (math-sub '(float 1 0) x)))
  1721.              '(float 5 -1))
  1722.          (if (and (math-equal-int x 1) calc-infinite-mode)
  1723.          '(var inf var-inf)
  1724.            (if (and (math-equal-int x -1) calc-infinite-mode)
  1725.            '(neg (var inf var-inf))
  1726.          (math-mul (math-ln-raw (math-div (math-add '(float 1 0) x)
  1727.                           (math-sub 1 x)))
  1728.                '(float 5 -1)))))))
  1729.     ((eq (car-safe x) 'sdev)
  1730.      (math-make-sdev (calcFunc-arctanh (nth 1 x))
  1731.              (math-div (nth 2 x)
  1732.                    (math-sub 1 (math-sqr (nth 1 x))))))
  1733.     ((eq (car x) 'intv)
  1734.      (math-sort-intv (nth 1 x)
  1735.              (calcFunc-arctanh (nth 2 x))
  1736.              (calcFunc-arctanh (nth 3 x))))
  1737.     ((equal x '(var nan var-nan))
  1738.      x)
  1739.     (t (calc-record-why 'numberp x)
  1740.        (list 'calcFunc-arctanh x)))
  1741. )
  1742. (put 'calcFunc-arctanh 'math-expandable t)
  1743.  
  1744.  
  1745. ;;; Convert A from HMS or degrees to radians.
  1746. (defun calcFunc-rad (a)   ; [R R] [Public]
  1747.   (cond ((or (Math-numberp a)
  1748.          (eq (car a) 'intv))
  1749.      (math-with-extra-prec 2
  1750.        (math-mul a (math-pi-over-180))))
  1751.     ((eq (car a) 'hms)
  1752.      (math-from-hms a 'rad))
  1753.     ((eq (car a) 'sdev)
  1754.      (math-make-sdev (calcFunc-rad (nth 1 a))
  1755.              (calcFunc-rad (nth 2 a))))
  1756.     (math-expand-formulas
  1757.      (math-div (math-mul a '(var pi var-pi)) 180))
  1758.     ((math-infinitep a) a)
  1759.     (t (list 'calcFunc-rad a)))
  1760. )
  1761. (put 'calcFunc-rad 'math-expandable t)
  1762.  
  1763. ;;; Convert A from HMS or radians to degrees.
  1764. (defun calcFunc-deg (a)   ; [R R] [Public]
  1765.   (cond ((or (Math-numberp a)
  1766.          (eq (car a) 'intv))
  1767.      (math-with-extra-prec 2
  1768.        (math-div a (math-pi-over-180))))
  1769.     ((eq (car a) 'hms)
  1770.      (math-from-hms a 'deg))
  1771.     ((eq (car a) 'sdev)
  1772.      (math-make-sdev (calcFunc-deg (nth 1 a))
  1773.              (calcFunc-deg (nth 2 a))))
  1774.     (math-expand-formulas
  1775.      (math-div (math-mul 180 a) '(var pi var-pi)))
  1776.     ((math-infinitep a) a)
  1777.     (t (list 'calcFunc-deg a)))
  1778. )
  1779. (put 'calcFunc-deg 'math-expandable t)
  1780.  
  1781.  
  1782.  
  1783.  
  1784.