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Improve accuracy for complex powers with small negative integer exponents

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interpreter-core type-feature
Lenguaje dominante
Python
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Descripción

Feature or enhancement

Proposal:

Currently we compute such powers as (1+0j)/z**(-n) (unless absolute value of n is too big to use specialized algorithm for integer exponents). This approach, however, introduce huge accuracy loss due to underflows in division.

For example:

>>> from gmpy2 import *                                                                                                                    
>>> import math                                                                                                                            
>>> x, y = map(float.fromhex, ['0x1.47e9c711723f5p+81',                                                                                    
...                            '0x1.38afd1168e49fp+85'])
>>> z = complex(x, y)                                                                                                                      
>>> pr = pow(z, -12); pr                                                                                                                   
0j
>>> pr2 = pow((1/z), 12); pr2                                                                                                              
(5.562684646267994e-309+5.56268464626799e-309j)
>>> gr = complex(pow(mpc(z), -12))                                                                                                         
>>> abs((pr2-gr).real)/math.ulp(gr.real)                                                                                                   
2.0
>>> abs((pr2-gr).imag)/math.ulp(gr.imag)                                                                                                   
2.0

Using instead ((1+0j)/z)**(-n) reduced error in this example from ~1e15 ULP to 2ULP. Note that, generic power algorithm is not affected by this issue:

>>> import _testcapi
>>> pr3 = _testcapi._py_c_pow(z, -12)[0]; pr3
(5.56268464626801e-309+5.56268464626799e-309j)
>>> abs((pr3-gr).real)/math.ulp(gr.real)
1.0
>>> abs((pr3-gr).imag)/math.ulp(gr.imag)
2.0
Has this already been discussed elsewhere?

This is a minor feature, which does not need previous discussion elsewhere

Links to previous discussion of this feature:

No response

Linked PRs
  • gh-156757
  • gh-156968

Guía de contribución

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Primeros pasos

  1. Lee el issue completo y luego la guía de contribución del proyecto.
  2. Comenta en el issue que vas a ocuparte — evita que dos personas hagan lo mismo.
  3. Haz un fork del repositorio y trabaja en una rama.
  4. Abre un pull request que haga referencia al número del issue.

Línea de trabajo

Comienza con las rutas de potencias complejas ejercitadas por pow(z, -12) y _testcapi._py_c_pow, comparándolas con pow((1/z), 12) y el resultado de mpc mostrado en el reproductor. Se considera terminado cuando se evite la pérdida de precisión provocada por el underflow en el ejemplo; revisa los PR enlazados gh-156757 y gh-156968 antes de continuar.

Escrito por el modelo de indexación a partir del texto del issue.

Evaluación

Stack tecnológico
python
Área
backend
Tipo de issue
Nueva funcionalidad
Dificultad
4/5
Tiempo estimado
3-5 días
Estado de actividad
Estancado
Claridad
Bastante claro
Aptitud para principiantes
25/100

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