libs/math/test/test_bessel_i_prime.hpp

   1 //  Copyright (c) 2013 Anton Bikineev
   2 //  Use, modification and distribution are subject to the
   3 //  Boost Software License, Version 1.0. (See accompanying file
   4 //  LICENSE_1_0.txt or copy at http://www.boost.org/LICENSE_1_0.txt)
   5
   6 #define BOOST_MATH_OVERFLOW_ERROR_POLICY ignore_error
   7 #include <boost/math/concepts/real_concept.hpp>
   8 #define BOOST_TEST_MAIN
   9 #include <boost/test/unit_test.hpp>
  10 #include <boost/test/floating_point_comparison.hpp>
  11 #include <boost/math/special_functions/math_fwd.hpp>
  12 #include <boost/type_traits/is_floating_point.hpp>
  13 #include <boost/array.hpp>
  14 #include "functor.hpp"
  15
  16 #include "handle_test_result.hpp"
  17 #include "test_bessel_hooks.hpp"
  18 #include "table_type.hpp"
  19
  20 #ifndef SC_
  21 #  define SC_(x) static_cast<typename table_type<T>::type>(BOOST_JOIN(x, L))
  22 #endif
  23
  24 template <class T>
  25 T cyl_bessel_i_prime_int_wrapper(T v, T x)
  26 {
  27    return static_cast<T>(
  28       boost::math::cyl_bessel_i_prime(
  29       boost::math::itrunc(v), x));
  30 }
  31
  32 template <class Real, class T>
  33 void do_test_cyl_bessel_i_prime(const T& data, const char* type_name, const char* test_name)
  34 {
  35    typedef Real                   value_type;
  36
  37    typedef value_type (*pg)(value_type, value_type);
  38 #if defined(BOOST_MATH_NO_DEDUCED_FUNCTION_POINTERS)
  39    pg funcp = boost::math::cyl_bessel_i_prime<value_type, value_type>;
  40 #else
  41    pg funcp = boost::math::cyl_bessel_i_prime;
  42 #endif
  43
  44    boost::math::tools::test_result<value_type> result;
  45
  46    std::cout << "Testing " << test_name << " with type " << type_name
  47       << "\n~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n";
  48
  49    //
  50    // test cyl_bessel_i_prime against data:
  51    //
  52    result = boost::math::tools::test_hetero<Real>(
  53       data,
  54       bind_func<Real>(funcp, 0, 1),
  55       extract_result<Real>(2));
  56    handle_test_result(result, data[result.worst()], result.worst(), type_name, "boost::math::cyl_bessel_i_prime", test_name);
  57    std::cout << std::endl;
  58 }
  59
  60 template <class Real, class T>
  61 void do_test_cyl_bessel_i_prime_int(const T& data, const char* type_name, const char* test_name)
  62 {
  63    typedef Real                   value_type;
  64
  65    typedef value_type (*pg)(value_type, value_type);
  66 #if defined(BOOST_MATH_NO_DEDUCED_FUNCTION_POINTERS)
  67    pg funcp = cyl_bessel_i_prime_int_wrapper<value_type>;
  68 #else
  69    pg funcp = cyl_bessel_i_prime_int_wrapper;
  70 #endif
  71
  72    boost::math::tools::test_result<value_type> result;
  73
  74    std::cout << "Testing " << test_name << " with type " << type_name
  75       << "\n~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n";
  76
  77    //
  78    // test cyl_bessel_i_prime against data:
  79    //
  80    result = boost::math::tools::test_hetero<Real>(
  81       data,
  82       bind_func<Real>(funcp, 0, 1),
  83       extract_result<Real>(2));
  84    handle_test_result(result, data[result.worst()], result.worst(), type_name, "boost::math::cyl_bessel_i_prime", test_name);
  85    std::cout << std::endl;
  86 }
  87
  88 template <class T>
  89 void test_bessel(T, const char* name)
  90 {
  91     // function values calculated on wolframalpha.com
  92     static const boost::array<boost::array<T, 3>, 10> i0_prime_data = {{
  93         {{ SC_(0.0), SC_(0.0), SC_(0.0) }},
  94         {{ SC_(0.0), SC_(1.0), SC_(0.565159103992485027207696027609863307328899621621) }},
  95         {{ SC_(0.0), SC_(-2.0), SC_(-1.590636854637329063382254424999666247954478159496) }},
  96         {{ SC_(0.0), SC_(4.0), SC_(9.75946515370444990947519256731268090005597033325) }},
  97         {{ SC_(0.0), SC_(-7.0), SC_(-156.039092869955453462390580660711155630031052042) }},
  98         {{ SC_(0.0), T(1) / 1024, SC_(0.000488281308207663226432087816784315537514225208473395) }},
  99         {{ SC_(0.0), T(SC_(1.0)) / (1024*1024), SC_(4.76837158203179210108624277276025646653133998635957e-7) }},
 100         {{ SC_(0.0), SC_(-1.0), SC_(-0.565159103992485027207696027609863307328899621621) }},
 101         {{ SC_(0.0), SC_(100.0), SC_(1.068369390338162481206145763224295265446122844056e42) }},
 102         {{ SC_(0.0), SC_(200.0), SC_(2.034581549332062703427427977139069503896611616811e85) }},
 103     }};
 104     static const boost::array<boost::array<T, 3>, 10> i1_prime_data = {{
 105         {{ SC_(1.0), SC_(0.0), SC_(0.5) }},
 106         {{ SC_(1.0), SC_(1.0), SC_(0.700906773759523308390548597604854230278770689734) }},
 107         {{ SC_(1.0), SC_(-2.0), SC_(1.484266875017402735746077228311700229308602023038) }},
 108         {{ SC_(1.0), SC_(4.0), SC_(8.86205566371021801898747204138893227239862401112) }},
 109         {{ SC_(1.0), SC_(-8.0), SC_(377.579973623984772900011405549855040764360549303) }},
 110         {{ SC_(1.0), T(SC_(1.0))/1024, SC_(0.500000178813946168551133736709856567600996119560422) }},
 111         {{ SC_(1.0), T(SC_(1.0))/(1024*1024), SC_(0.500000000000170530256582434815189962442052310320626) }},
 112         {{ SC_(1.0), SC_(-10.0), SC_(2548.6177980961290060357079567493748381638767230173) }},
 113         {{ SC_(1.0), SC_(100.0), SC_(1.063068013227692198707659399971251708633941964885e42) }},
 114         {{ SC_(1.0), SC_(200.0), SC_(2.029514265663064306024535986893764274813192678064e85) }},
 115     }};
 116     static const boost::array<boost::array<T, 3>, 11> in_prime_data = {{
 117         {{ SC_(-2.0), SC_(0.0), SC_(0.0) }},
 118         {{ SC_(2.0), T(SC_(1.0))/(1024*1024), SC_(2.38418579101598640072416185021877537269848820467704e-7) }},
 119         {{ SC_(5.0), SC_(10.0), SC_(837.8963945578616177877239800250165373153505679130) }},
 120         {{ SC_(-5.0), SC_(100.0), SC_(9.434574089052212641696648538570565739509851953166e41) }},
 121         {{ SC_(-5.0), SC_(-1.0), SC_(0.001379804441262006949232714689824343061461150959112) }},
 122         {{ SC_(10.0), SC_(20.0), SC_(3.887291476282816593964936516887942731146400030466e6) }},
 123         {{ SC_(10.0), SC_(-5.0), SC_(-0.0101556299784624552653083645193223022003797137770) }},
 124         {{ SC_(1e+02), SC_(9.0), SC_(3.0600487816519872979909028718737622834061708443e-92) }},
 125         {{ SC_(1e+02), SC_(80.0), SC_(7.43545006374466980237328068214707549314834217923e8) }},
 126         {{ SC_(-100.0), SC_(-200.0), SC_(-4.8578174816088978115191937982677942557681326349558e74) }},
 127         {{ SC_(10.0), SC_(1e-100), SC_(2.6911444554673721340388007054673721340e-909) }},
 128     }};
 129     static const boost::array<boost::array<T, 3>, 10> iv_prime_data = {{
 130         {{ SC_(2.25), T(1)/(1024*1024), SC_(5.5296993766970839641084373853875345330202883e-9) }},
 131         {{ SC_(5.5), SC_(3.125), SC_(0.11607917746126037030394881599790144677553715606) }},
 132         {{ T(-5) + T(1)/1024, SC_(2.125), SC_(0.0001131925559871199041270456478317398625046249903864372470342210384462922281) }},
 133         {{ SC_(-5.5), SC_(10.0), SC_(659.1902595786901927596924259811320437384361101) }},
 134         {{ SC_(-5.5), SC_(100.0), SC_(9.191476042191556775282339209385028823905941708e41) }},
 135         {{ T(-10486074)/(1024*1024), T(1)/1024, SC_(-1.44873720736417608945635957884937466861026978539e39) }},
 136         {{ T(-10486074)/(1024*1024), SC_(50.0), SC_(1.082410021443599516897183930739816215073642812109e20) }},
 137         {{ T(144794)/1024, SC_(100.0), SC_(3575.11008553328328036816705258135747714241715202) }},
 138         {{ T(144794)/1024, SC_(200.0), SC_(2.7358895637426974377937620224627094172800852276956e64) }},
 139         {{ T(-144794)/1024, SC_(100.0), SC_(3575.11008700037933897402396449269857968451879323) }},
 140     }};
 141     static const boost::array<boost::array<T, 3>, 5> iv_prime_large_data = {{
 142         {{ SC_(-1.0), static_cast<T>(ldexp(0.5, -512)), SC_(0.5) }},
 143         {{ SC_(1.0),  static_cast<T>(ldexp(0.5, -512)), SC_(0.5) }},
 144         {{ SC_(1.125),  static_cast<T>(ldexp(0.5, -512)), SC_(2.42025162605150606399395900489934587657244145536315936432966315563638e-20) }},
 145         {{ SC_(0.5), static_cast<T>(ldexp(0.5, -683)), SC_(3.5741154998461284276309443770923823816821202344841143399486401387635e102) }},
 146 #if LDBL_MAX_10_EXP > 326
 147         {{ SC_(-1.125), static_cast<T>(ldexp(0.5, -512)), SC_(4.0715272050947359203430409041001937149343363573066460226173390878707e327) }},
 148 #else
 149         {{ SC_(-1.125), static_cast<T>(ldexp(0.5, -400)), SC_(9.2176109325125492442218016833983080399738569000864e255) }},
 150 #endif
 151     }};
 152
 153     do_test_cyl_bessel_i_prime<T>(i0_prime_data, name, "Bessel I'0: Mathworld Data");
 154     do_test_cyl_bessel_i_prime<T>(i1_prime_data, name, "Bessel I'1: Mathworld Data");
 155     do_test_cyl_bessel_i_prime<T>(in_prime_data, name, "Bessel I'n: Mathworld Data");
 156
 157     do_test_cyl_bessel_i_prime_int<T>(i0_prime_data, name, "Bessel I'0: Mathworld Data (Integer Version)");
 158     do_test_cyl_bessel_i_prime_int<T>(i1_prime_data, name, "Bessel I'1: Mathworld Data (Integer Version)");
 159     do_test_cyl_bessel_i_prime_int<T>(in_prime_data, name, "Bessel I'n: Mathworld Data (Integer Version)");
 160
 161     do_test_cyl_bessel_i_prime<T>(iv_prime_data, name, "Bessel I'v: Mathworld Data");
 162
 163 #include "bessel_i_prime_int_data.ipp"
 164     do_test_cyl_bessel_i_prime<T>(bessel_i_prime_int_data, name, "Bessel I'n: Random Data");
 165 #include "bessel_i_prime_data.ipp"
 166     do_test_cyl_bessel_i_prime<T>(bessel_i_prime_data, name, "Bessel I'v: Random Data");
 167
 168     if(0 != static_cast<T>(ldexp(0.5, -700)))
 169       do_test_cyl_bessel_i_prime<T>(iv_prime_large_data, name, "Bessel I'v: Mathworld Data (large values)");
 170 }
 171