std::cyl_neumann, std::cyl_neumannf, std::cyl_neumannl

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在标头 <cmath> 定义
(1)
float       cyl_neumann ( float nu, float x );

double      cyl_neumann ( double nu, double x );

long double cyl_neumann ( long double nu, long double x );
(C++17 起)
(C++23 前)
/* 浮点类型 */ cyl_neumann( /* 浮点类型 */ nu, /* 浮点类型 */ x );
(C++23 起)
float       cyl_neumannf( float nu, float x );
(2) (C++17 起)
long double cyl_neumannl( long double nu, long double x );
(3) (C++17 起)
在标头 <cmath> 定义
template< class Arithmetic1, class Arithmetic2 >
/* 公共浮点类型 */ cyl_neumann( Arithmetic1 nu, Arithmetic2 x );
(A) (C++17 起)
1-3) 计算 nux柱诺依曼函数(也称为第二类贝塞尔函数或 Weber 函数)。标准库提供所有以无 cv 限定的浮点类型作为参数 nux 的类型的 std::cyl_neumann 重载。 (C++23 起)
A) 为算术类型的所有其他组合提供额外重载。

参数

nu - 函数的阶数
x - 函数的参数

返回值

如果没有发生错误,那么返回 nux 的柱诺依曼函数(第二类贝塞尔函数)的值,即对于 x≥0 和非整数 nuN
nu
(x) =
J
nu
(x)cos(nuπ)-J
-nu
(x)
sin(nuπ)
(其中 J
nu
(x)
std::cyl_bessel_j(nu, x) );对整数 nu 使用极限。

错误处理

可能报告 math_errhandling 中指定的错误

  • 如果参数是 NaN,那么返回 NaN 且不报告定义域错误
  • 如果 nu>=128,那么行为由实现定义

注解

不支持 C++17,但支持 ISO 29124:2010 的实现在定义了 __STDCPP_MATH_SPEC_FUNCS__ 为至少 201003L 的值,且用户在包含任何标准库头文件前定义了 __STDCPP_WANT_MATH_SPEC_FUNCS__ 时也会提供此函数。

不支持 ISO 29124:2010 但支持 TR 19768:2007 (TR1) 的实现也会在标头 tr1/cmath 及命名空间 std::tr1 中提供此函数。

此函数的一种实现参考 boost.math

额外重载不需要以 (A) 的形式提供。它们只需要能够对它们的第一个实参 num1 和第二个实参 num2 满足以下要求:

  • 如果 num1num2 具有 long double 类型,那么 std::cyl_neumann(num1, num2)std::cyl_neumann(static_cast<long double>(num1),
                     static_cast<long double>(num2))
    的效果相同。
  • 否则,如果 num1 和/或 num2 具有 double 或整数类型,那么 std::cyl_neumann(num1, num2)std::cyl_neumann(static_cast<double>(num1),
                     static_cast<double>(num2))
    的效果相同。
  • 否则,如果 num1num2 具有 float 类型,那么 std::cyl_neumann(num1, num2)std::cyl_neumann(static_cast<float>(num1),
                     static_cast<float>(num2))
    的效果相同。
(C++23 前)

如果 num1num2 具有算术类型,那么 std::cyl_neumann(num1, num2)std::cyl_neumann(static_cast</* 公共浮点类型 */>(num1),
                 static_cast</* 公共浮点类型 */>(num2))
的效果相同,其中 /* 公共浮点类型 */num1num2 的类型中浮点转换等级浮点转换子等级最高的浮点类型,整数类型的实参被视为具有与 double 相等的浮点转换等级。

如果不存在等级和子等级最高的浮点类型,那么在重载决议时不会从提供的重载中产生可用的候选。

(C++23 起)

示例

#include <cassert>
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <numbers>
 
const double π = std::numbers::pi; // C++20 前使用 std::acos(-1)
 
// 要通过第一类柱贝塞尔函数来计算柱诺依曼函数,我们需要自己实现 J,
// 因为按照上文的公式直接调用 std::cyl_bessel_j(nu, x) 的话
// 在 nu 为负的情况下会引发 std::domain_error:__cyl_bessel_j 参数错误。
 
double J_neg(double nu, double x)
{
    return std::cos(-nu * π) * std::cyl_bessel_j(-nu, x)
          -std::sin(-nu * π) * std::cyl_neumann(-nu, x);
}
 
double J_pos(double nu, double x)
{
    return std::cyl_bessel_j(nu, x);
}
 
double J(double nu, double x)
{
    return nu < 0.0 ? J_neg(nu, x) : J_pos(nu, x);
}
 
int main()
{
    std::cout << "对 nu == 0.5 点检查\n" << std::fixed << std::showpos;
    const double nu = 0.5;
    for (double x = 0.0; x <= 2.0; x += 0.333)
    {
        const double n = std::cyl_neumann(nu, x);
        const double j = (J(nu, x) * std::cos(nu * π) - J(-nu, x)) / std::sin(nu * π);
        std::cout << "N_.5(" << x << ") = " << n << ",通过 J 计算 = " << j << '\n';
        assert(n == j);
    }
}

输出:

对 nu == 0.5 点检查
N_.5(+0.000000) = -inf,通过 J 计算 = -inf
N_.5(+0.333000) = -1.306713,通过 J 计算 = -1.306713
N_.5(+0.666000) = -0.768760,通过 J 计算 = -0.768760
N_.5(+0.999000) = -0.431986,通过 J 计算 = -0.431986
N_.5(+1.332000) = -0.163524,通过 J 计算 = -0.163524
N_.5(+1.665000) = +0.058165,通过 J 计算 = +0.058165
N_.5(+1.998000) = +0.233876,通过 J 计算 = +0.233876

外部链接

Weisstein, Eric W. “第二类贝塞尔函数”来自 MathWorld--A Wolfram Web Resource。

参阅

规则变形圆柱贝塞尔函数
(函数)
(第一类)圆柱贝塞尔函数
(函数)
不规则变形圆柱贝塞尔函数
(函数)