まず、この自然対数の近似を使用しています。または、数式のより適切な表現については、こちら(4.1.27) を参照してください。
これが私の実装です:
constexpr double eps = 1e-12;
constexpr double my_exp(const double& power)
{
double numerator = 1;
ull denominator = 1;
size_t count = 1;
double term = numerator / denominator;
double sum = 0;
while (count < 20)
{
sum += term;
numerator *= power;
#ifdef _DEBUG
if (denominator > std::numeric_limits<ull>::max() / count)
throw std::overflow_error("Denominator has overflown at count " + std::to_string(count));
#endif // _DEBUG
denominator *= count++;
term = numerator / denominator;
}
return sum;
}
constexpr double E = my_exp(1);
constexpr double my_log(const double& num)
{
if (num < 1)
return my_log(num * E) - 1;
else if (num > E)
return my_log(num / E) + 1;
else
{
double s = 0;
size_t tmp_odd = 1;
double tmp = (num - 1) / (num + 1);
double mul = tmp * tmp;
while (tmp >= eps)
{
s += tmp;
tmp_odd += 2;
tmp *= mul / tmp_odd;
}
return 2 * s;
}
}
これらの関数を実装したい理由がわかるでしょう。基本的には、 pow 関数を実装したいと考えています。しかし、それでも私のアプローチでは非常に不正確な回答が得られます。たとえば、my_log(10) = 2.30256 ですが、Google によると (ln 10 ~ 2.30259)
my_exp() は、テイラー展開が非常に収束しているため、非常に正確です。my_exp(1) = 2.718281828459、Google によると e^1 = 2.71828182846 です。しかし残念ながら、自然対数の場合は同じではなく、自然対数のこのシリーズがどのように導出されたのかさえわかりません(上記のリンクから意味します)。そして、このシリーズに関する情報源は見つかりませんでした。
精度の誤差はどこから来るのですか?