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除算アルゴリズムについて

stomachmanの回答

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  • stomachman
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回答No.3

No.1のコメントに対する回答です。 f[1]=f[0](2-xf[0]) = (1-e)(1+e)/x = (1-e^2)/x というのはつまり、誤差eの1次の項をうち消すようにしてやればよいのです。「簡単に計算できる関数の逆関数」あるいは一般に「簡単に計算できる検算法がある関数」を計算するときに広く使えます。 この漸化式はニュートン法から導くこともできます。 g(f)=x-1/f とおいて、方程式 g(f)=0 を解く。ニュートン法を使うと、 g'(f) = dg/df = 1/(f^2) を用いて f[n+1]=f[n]-g(f[n])/g'(f[n]) = f[n]-(x-1/f[n])/(1/(f[n]^2)) = f[n]-(x(f[n]^2)-f[n]) = 2f[n]-x(f[n]^2) = f[n](2-xf[n])  この場合は旨く行きましたが、ニュートン法がわり算なしの漸化式になるとは限りません。そういうときは、わり算なしで誤差|e|が繰り返しの度に単調減少するような計算を何らか工夫してやることになります。  なお、実際の応用においてはtable lookupは馬鹿にならない性能を発揮します。10bitの精度で1/100をやるんだったら、高々数百個の要素を持つテーブルを用意すれば十分で、2次あるいは3次のラグランジュ補間を使えば要素をさらに1桁以上減らせます。メモリやキャッシュの隅っこに十分収まってしまいますね。

lachesis-r
質問者

お礼

stomachmanさま、お世話になってます。 成る程~~  反復法やニュートンラフソン法 の最初のところに f[n+1]=f[n]-g(f[n])/g'(f[n]) が載っていますね(^^;) g(f)=x-1/f  を fx-1 と変形してしまったために 代入すると全部消えてしまって導けなかった(?)ようです。 実のところ、分母には高々数十種類(6bitで充分)の整数と決まっているので 全部テーブル引きでも良いのです(実際、テーブルを小さくしてラグランジュ補間 を実装するのはかなり大変だろうと思います)が、もう少し方法はないものかと 思い、ここに投稿した次第です。 親切に解説していただき有難うございました。 また、自己レスにはなりますが、 DesignWaveマガジン 1999年12月号、2000年5月号に、全く同じアルゴリズムで 除算器を構成する方法が記載されていました。

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