xref: /freebsd/lib/msun/src/s_atan.c (revision 0dd5a560)
13a8617a8SJordan K. Hubbard /*
23a8617a8SJordan K. Hubbard  * ====================================================
33a8617a8SJordan K. Hubbard  * Copyright (C) 1993 by Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
43a8617a8SJordan K. Hubbard  *
53a8617a8SJordan K. Hubbard  * Developed at SunPro, a Sun Microsystems, Inc. business.
63a8617a8SJordan K. Hubbard  * Permission to use, copy, modify, and distribute this
73a8617a8SJordan K. Hubbard  * software is freely granted, provided that this notice
83a8617a8SJordan K. Hubbard  * is preserved.
93a8617a8SJordan K. Hubbard  * ====================================================
103a8617a8SJordan K. Hubbard  */
113a8617a8SJordan K. Hubbard 
123a8617a8SJordan K. Hubbard /* atan(x)
133a8617a8SJordan K. Hubbard  * Method
143a8617a8SJordan K. Hubbard  *   1. Reduce x to positive by atan(x) = -atan(-x).
153a8617a8SJordan K. Hubbard  *   2. According to the integer k=4t+0.25 chopped, t=x, the argument
163a8617a8SJordan K. Hubbard  *      is further reduced to one of the following intervals and the
173a8617a8SJordan K. Hubbard  *      arctangent of t is evaluated by the corresponding formula:
183a8617a8SJordan K. Hubbard  *
193a8617a8SJordan K. Hubbard  *      [0,7/16]      atan(x) = t-t^3*(a1+t^2*(a2+...(a10+t^2*a11)...)
203a8617a8SJordan K. Hubbard  *      [7/16,11/16]  atan(x) = atan(1/2) + atan( (t-0.5)/(1+t/2) )
213a8617a8SJordan K. Hubbard  *      [11/16.19/16] atan(x) = atan( 1 ) + atan( (t-1)/(1+t) )
223a8617a8SJordan K. Hubbard  *      [19/16,39/16] atan(x) = atan(3/2) + atan( (t-1.5)/(1+1.5t) )
233a8617a8SJordan K. Hubbard  *      [39/16,INF]   atan(x) = atan(INF) + atan( -1/t )
243a8617a8SJordan K. Hubbard  *
253a8617a8SJordan K. Hubbard  * Constants:
263a8617a8SJordan K. Hubbard  * The hexadecimal values are the intended ones for the following
273a8617a8SJordan K. Hubbard  * constants. The decimal values may be used, provided that the
283a8617a8SJordan K. Hubbard  * compiler will convert from decimal to binary accurately enough
293a8617a8SJordan K. Hubbard  * to produce the hexadecimal values shown.
303a8617a8SJordan K. Hubbard  */
313a8617a8SJordan K. Hubbard 
3217303c62SDavid Schultz #include <float.h>
3317303c62SDavid Schultz 
343a8617a8SJordan K. Hubbard #include "math.h"
353a8617a8SJordan K. Hubbard #include "math_private.h"
363a8617a8SJordan K. Hubbard 
373a8617a8SJordan K. Hubbard static const double atanhi[] = {
383a8617a8SJordan K. Hubbard   4.63647609000806093515e-01, /* atan(0.5)hi 0x3FDDAC67, 0x0561BB4F */
393a8617a8SJordan K. Hubbard   7.85398163397448278999e-01, /* atan(1.0)hi 0x3FE921FB, 0x54442D18 */
403a8617a8SJordan K. Hubbard   9.82793723247329054082e-01, /* atan(1.5)hi 0x3FEF730B, 0xD281F69B */
413a8617a8SJordan K. Hubbard   1.57079632679489655800e+00, /* atan(inf)hi 0x3FF921FB, 0x54442D18 */
423a8617a8SJordan K. Hubbard };
433a8617a8SJordan K. Hubbard 
443a8617a8SJordan K. Hubbard static const double atanlo[] = {
453a8617a8SJordan K. Hubbard   2.26987774529616870924e-17, /* atan(0.5)lo 0x3C7A2B7F, 0x222F65E2 */
463a8617a8SJordan K. Hubbard   3.06161699786838301793e-17, /* atan(1.0)lo 0x3C81A626, 0x33145C07 */
473a8617a8SJordan K. Hubbard   1.39033110312309984516e-17, /* atan(1.5)lo 0x3C700788, 0x7AF0CBBD */
483a8617a8SJordan K. Hubbard   6.12323399573676603587e-17, /* atan(inf)lo 0x3C91A626, 0x33145C07 */
493a8617a8SJordan K. Hubbard };
503a8617a8SJordan K. Hubbard 
513a8617a8SJordan K. Hubbard static const double aT[] = {
523a8617a8SJordan K. Hubbard   3.33333333333329318027e-01, /* 0x3FD55555, 0x5555550D */
533a8617a8SJordan K. Hubbard  -1.99999999998764832476e-01, /* 0xBFC99999, 0x9998EBC4 */
543a8617a8SJordan K. Hubbard   1.42857142725034663711e-01, /* 0x3FC24924, 0x920083FF */
553a8617a8SJordan K. Hubbard  -1.11111104054623557880e-01, /* 0xBFBC71C6, 0xFE231671 */
563a8617a8SJordan K. Hubbard   9.09088713343650656196e-02, /* 0x3FB745CD, 0xC54C206E */
573a8617a8SJordan K. Hubbard  -7.69187620504482999495e-02, /* 0xBFB3B0F2, 0xAF749A6D */
583a8617a8SJordan K. Hubbard   6.66107313738753120669e-02, /* 0x3FB10D66, 0xA0D03D51 */
593a8617a8SJordan K. Hubbard  -5.83357013379057348645e-02, /* 0xBFADDE2D, 0x52DEFD9A */
603a8617a8SJordan K. Hubbard   4.97687799461593236017e-02, /* 0x3FA97B4B, 0x24760DEB */
613a8617a8SJordan K. Hubbard  -3.65315727442169155270e-02, /* 0xBFA2B444, 0x2C6A6C2F */
623a8617a8SJordan K. Hubbard   1.62858201153657823623e-02, /* 0x3F90AD3A, 0xE322DA11 */
633a8617a8SJordan K. Hubbard };
643a8617a8SJordan K. Hubbard 
653a8617a8SJordan K. Hubbard 	static const double
663a8617a8SJordan K. Hubbard one   = 1.0,
673a8617a8SJordan K. Hubbard huge   = 1.0e300;
683a8617a8SJordan K. Hubbard 
6959b19ff1SAlfred Perlstein double
atan(double x)703819e840SPeter Wemm atan(double x)
713a8617a8SJordan K. Hubbard {
723a8617a8SJordan K. Hubbard 	double w,s1,s2,z;
733a8617a8SJordan K. Hubbard 	int32_t ix,hx,id;
743a8617a8SJordan K. Hubbard 
753a8617a8SJordan K. Hubbard 	GET_HIGH_WORD(hx,x);
763a8617a8SJordan K. Hubbard 	ix = hx&0x7fffffff;
773a8617a8SJordan K. Hubbard 	if(ix>=0x44100000) {	/* if |x| >= 2^66 */
783a8617a8SJordan K. Hubbard 	    u_int32_t low;
793a8617a8SJordan K. Hubbard 	    GET_LOW_WORD(low,x);
803a8617a8SJordan K. Hubbard 	    if(ix>0x7ff00000||
813a8617a8SJordan K. Hubbard 		(ix==0x7ff00000&&(low!=0)))
823a8617a8SJordan K. Hubbard 		return x+x;		/* NaN */
8316608a81SDavid Schultz 	    if(hx>0) return  atanhi[3]+*(volatile double *)&atanlo[3];
8416608a81SDavid Schultz 	    else     return -atanhi[3]-*(volatile double *)&atanlo[3];
853a8617a8SJordan K. Hubbard 	} if (ix < 0x3fdc0000) {	/* |x| < 0.4375 */
86e044d80dSDavid Schultz 	    if (ix < 0x3e400000) {	/* |x| < 2^-27 */
873a8617a8SJordan K. Hubbard 		if(huge+x>one) return x;	/* raise inexact */
883a8617a8SJordan K. Hubbard 	    }
893a8617a8SJordan K. Hubbard 	    id = -1;
903a8617a8SJordan K. Hubbard 	} else {
913a8617a8SJordan K. Hubbard 	x = fabs(x);
923a8617a8SJordan K. Hubbard 	if (ix < 0x3ff30000) {		/* |x| < 1.1875 */
933a8617a8SJordan K. Hubbard 	    if (ix < 0x3fe60000) {	/* 7/16 <=|x|<11/16 */
943a8617a8SJordan K. Hubbard 		id = 0; x = (2.0*x-one)/(2.0+x);
953a8617a8SJordan K. Hubbard 	    } else {			/* 11/16<=|x|< 19/16 */
963a8617a8SJordan K. Hubbard 		id = 1; x  = (x-one)/(x+one);
973a8617a8SJordan K. Hubbard 	    }
983a8617a8SJordan K. Hubbard 	} else {
993a8617a8SJordan K. Hubbard 	    if (ix < 0x40038000) {	/* |x| < 2.4375 */
1003a8617a8SJordan K. Hubbard 		id = 2; x  = (x-1.5)/(one+1.5*x);
1013a8617a8SJordan K. Hubbard 	    } else {			/* 2.4375 <= |x| < 2^66 */
1023a8617a8SJordan K. Hubbard 		id = 3; x  = -1.0/x;
1033a8617a8SJordan K. Hubbard 	    }
1043a8617a8SJordan K. Hubbard 	}}
1053a8617a8SJordan K. Hubbard     /* end of argument reduction */
1063a8617a8SJordan K. Hubbard 	z = x*x;
1073a8617a8SJordan K. Hubbard 	w = z*z;
1083a8617a8SJordan K. Hubbard     /* break sum from i=0 to 10 aT[i]z**(i+1) into odd and even poly */
1093a8617a8SJordan K. Hubbard 	s1 = z*(aT[0]+w*(aT[2]+w*(aT[4]+w*(aT[6]+w*(aT[8]+w*aT[10])))));
1103a8617a8SJordan K. Hubbard 	s2 = w*(aT[1]+w*(aT[3]+w*(aT[5]+w*(aT[7]+w*aT[9]))));
1113a8617a8SJordan K. Hubbard 	if (id<0) return x - x*(s1+s2);
1123a8617a8SJordan K. Hubbard 	else {
1133a8617a8SJordan K. Hubbard 	    z = atanhi[id] - ((x*(s1+s2) - atanlo[id]) - x);
1143a8617a8SJordan K. Hubbard 	    return (hx<0)? -z:z;
1153a8617a8SJordan K. Hubbard 	}
1163a8617a8SJordan K. Hubbard }
11717303c62SDavid Schultz 
11817303c62SDavid Schultz #if LDBL_MANT_DIG == 53
11917303c62SDavid Schultz __weak_reference(atan, atanl);
12017303c62SDavid Schultz #endif
121