计算机的错误计算(一百零一)

摘要  展示 \textup{exp2m1}=2^x-1 在0附近数的函数值的计算精度问题。

       计算机的错误计算(一百)探讨了 \textup{exp2m1}=2^x-1 在一般情形下的计算精度问题。本节讨论其在0附近的数的函数值的计算精度问题。

例1.  已知 x=-0.12345e-10\,.  计算 \textup{exp2m1}=2^x-1\,.

        不妨在Python 3.12.5下计算,则有

若在线运行R代码(要勾选R(4.0.0)):   

x <- -0.12345e-10
y <- 2^x-1
print(y)

则输出为 -8.556933e-12 .

        然而,事实上,正确值是 -0.8556901943975915e-11(ISRealsoft 提供)。这样,Python与R代码的输出中分别有4位和5位正确数字,其错误率分别为 (16-4)/16 = 75% , (16-5)/16 = 68.75% .

        点评:(1)由于本节讨论的错误计算的存在,所以 IEEE的委员们建议设立这么一个函数,以便当自变量接近0时,给出正确结果。然而,截止撰写本节内容末尾,本人也未能下载或找到一个内置了该函数的语言或编译器。

                   (2)ISRealsoft 也没有内置实现该函数。上述正确答案也是通过输入 2^x-1,  即 2^(-0.12345e-10)-1 而获得。 

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