Построить и записать алгоритм вычисления cos(x) для действительного числа x с точностью ε с использованием рекурсии
Построить и записать алгоритм вычисления cos(x) для действительного числа x с точностью ε с использованием рекурсии
Гость
Ответ(ы) на вопрос:
Гостьcos(2x) = 2 cos(x) cos(x) - 1
cos(x) = 1 - x^2/2 + x^4/24 - x^6/720 + ...
1 - cos(2x) = 2 sin(x) sin(x)
sin(x) < 2 x / Pi
| 1 - cos(2x) | < 2 (2x/Pi)^2 = 8 x^2 / Pi^2
Если x^2 < Pi^2 eps / 8, то |1-cos(2x)| Pi sqrt(eps)/2, затем возвращаем 1-x^2/2. Оценка x < Pi sqrt(eps)/2 делалась для неравенства |1 - cos(x)| < eps, но возвращаем не просто 1, а 1-x^2/2 — до квадратичного члена, то есть с большей точностью. Кстати, Pi/2 < 2.
Код JavaScript
function cos1(x, eps)
{ if(Math.abs(x) < 2*Math.sqrt(eps)) return (1-x*x/2);
var c = cos1(x/2, eps);
return (2*c*c - 1);
} cos(0.5, 0.001);
Внимательно посмотрев на эту реализацию, можно увидеть хвостовую рекурсию, которую можно представить в виде цикла, что предпочтительнее, потому что не требует памяти под стек вызовов и потому является быстрее. Но это выходит за пределы рассматриваемой задачи.
P.S. Оценка рядом Маклорена-Тейлора при малых аргументах предпочтительнее: сходится быстрее.
другой вариант
Можно посчитать по ряду Тейлора, стандартно превратив итерацию в хвостовую рекурсию. Для этого используется вспомогательная функция, которой в качестве дополнительных (по сравнению с изначальной функцией) аргументов передаются все величины, которые хочется помнить (в данном случае номер члена i, очередной член a и вычисленную сумму s).
Код Haskell
cos' eps x = helper 1 1 0
where helper i a s
| abs a < eps = s
| otherwise = helper (i + 2) newa (s + a)
where newa = - a * x^2 / (i * (i + 1))
ряд Тейлора в данном случае удовлетворяет признаку Лейбница (ну, с оговорками), поэтому можно останавливаться, когда очередной член стал меньше эпсилона.
Код JavaScript
Не нашли ответ?
Похожие вопросы