最終更新日時: 2024年06月11日 22時45分38秒 (JST)
Akira Takahashi が更新

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function
<cmath>

# std::assoc_laguerre(C++17)

    namespace std {
      double
        assoc_laguerre(unsigned int n,
                       unsigned int m,
                       double x);              // (1) C++17
      floating-point-type
        assoc_laguerre(unsigned int n,
                       unsigned int m,
                       floating-point-type x); // (1) C++23

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        assoc_laguerre(unsigned int n,
                       unsigned int m,
                       Arithmetic x);          // (2) C++17

      float
        assoc_laguerref(unsigned int n,
                        unsigned int m,
                        float x);              // (3) C++17

      long double
        assoc_laguerrel(unsigned int n,
                        unsigned int m,
                        long double x);        // (4) C++17
    }

## 概要

ラゲール陪多項式 (associated Laguerre polynomials) を計算する。

- (1) :
  - C++17 : `double`に対するオーバーロード
  - C++23 : 浮動小数点数型に対するオーバーロード
- (2) : 算術型に対するオーバーロード (対応する精度の浮動小数点数型にキャストして計算される)
- (3) : `float`型規定
- (4) : `long double`型規定

## 戻り値

引数 `n`, `m`, `x` のラゲール陪多項式 $$ L_n^m(x) = (-1)^m \frac{\mathrm d^m}{\mathrm dx^m} L_{m+n}(x) \quad \text{for } x \ge 0 $$ を返す。 右辺の $L$ はラゲール多項式 (`laguerre`)。

## 備考

- `n >= 128 || m >= 128` の場合、この関数の呼び出しの効果は実装定義である
- (1) : C++23では、拡張浮動小数点数型を含む浮動小数点数型へのオーバーロードとして定義された

## 例

    #include <cmath>
    #include <iostream>

    void p(unsigned n, unsigned m) {
      for (double x : {0., 1., 2.})
        std::cout << "assoc_laguerre(" << n << ", " << m << ", " << x << ") = " << std::assoc_laguerre(n, m, x) << "\n";
      std::cout << "\n";
    }

    int main() {
      p(0, 0); // L_0^0(x) = 1
      p(0, 1); // L_0^1(x) = 1
      p(1, 0); // L_1^0(x) = - x + 1
      p(1, 1); // L_1^1(x) = - x + 2
      p(2, 0); // L_2^0(x) = (x^2 - 4x + 2) / 2
      p(2, 1); // L_2^1(x) = (x^2 - 6x + 6) / 2
    }

### 出力例

    assoc_laguerre(0, 0, 0) = 1
    assoc_laguerre(0, 0, 1) = 1
    assoc_laguerre(0, 0, 2) = 1

    assoc_laguerre(0, 1, 0) = 1
    assoc_laguerre(0, 1, 1) = 1
    assoc_laguerre(0, 1, 2) = 1

    assoc_laguerre(1, 0, 0) = 1
    assoc_laguerre(1, 0, 1) = 0
    assoc_laguerre(1, 0, 2) = -1

    assoc_laguerre(1, 1, 0) = 2
    assoc_laguerre(1, 1, 1) = 1
    assoc_laguerre(1, 1, 2) = 0

    assoc_laguerre(2, 0, 0) = 1
    assoc_laguerre(2, 0, 1) = -0.5
    assoc_laguerre(2, 0, 2) = -1

    assoc_laguerre(2, 1, 0) = 3
    assoc_laguerre(2, 1, 1) = 0.5
    assoc_laguerre(2, 1, 2) = -1

## バージョン

### 言語

- C++17

### 処理系

- Clang: ??
- GCC: 7.1.0 ✅
- ICC: ??
- Visual C++: ??

## 実装例

### 閉形式

$$ L_n^m(x) = \sum_{j=0}^n \frac{(m+n)!}{(m+j)! (n-j)!} \frac{(-x)^j}{j!} $$

### 漸化式

$$ L_n^m(x) = \frac{(2n + m - 1 - x)L_{n-1}^m(x) - (n + m - 1) L_{n-2}^m(x)}{n}; L_0^m(x) = 1, L_1^m(x) = -x + m + 1 $$

## 関連項目

- ラゲール多項式 `laguerre`

## 参照

- N3060 JTC1.22.29124 Programming Language C++ — Special Math Functions
- WG21 P0226R1 Mathematical Special Functions for C++17, v5
- ISO/IEC 29124:2010 Information technology -- Programming languages, their environments and system software interfaces -- Extensions to the C++ Library to support mathematical special functions
- P1467R9 Extended floating-point types and standard names
  - C++23で導入された拡張浮動小数点数型への対応として、`float`、`double`、`long double`のオーバーロードを`floating-point-type`のオーバーロードに統合し、拡張浮動小数点数型も扱えるようにした