Oops. Need to check not only that HAVE_DECL_ISINF is defined, but also
[python.git] / Doc / library / math.rst
blobb33c597d7bdeda6e584f439f19614d0a016c3a79
2 :mod:`math` --- Mathematical functions
3 ======================================
5 .. module:: math
6    :synopsis: Mathematical functions (sin() etc.).
9 This module is always available.  It provides access to the mathematical
10 functions defined by the C standard.
12 These functions cannot be used with complex numbers; use the functions of the
13 same name from the :mod:`cmath` module if you require support for complex
14 numbers.  The distinction between functions which support complex numbers and
15 those which don't is made since most users do not want to learn quite as much
16 mathematics as required to understand complex numbers.  Receiving an exception
17 instead of a complex result allows earlier detection of the unexpected complex
18 number used as a parameter, so that the programmer can determine how and why it
19 was generated in the first place.
21 The following functions are provided by this module.  Except when explicitly
22 noted otherwise, all return values are floats.
25 Number-theoretic and representation functions
26 ---------------------------------------------
28 .. function:: ceil(x)
30    Return the ceiling of *x* as a float, the smallest integer value greater than or
31    equal to *x*.
34 .. function:: copysign(x, y)
36    Return *x* with the sign of *y*. ``copysign`` copies the sign bit of an IEEE
37    754 float, ``copysign(1, -0.0)`` returns *-1.0*.
39    .. versionadded:: 2.6
42 .. function:: fabs(x)
44    Return the absolute value of *x*.
47 .. function:: factorial(x)
49    Return *x* factorial.  Raises :exc:`ValueError` if *x* is not integral or
50    is negative.
52    .. versionadded:: 2.6
55 .. function:: floor(x)
57    Return the floor of *x* as a float, the largest integer value less than or equal
58    to *x*.
60    .. versionchanged:: 2.6
61       Added :meth:`__floor__` delegation.
64 .. function:: fmod(x, y)
66    Return ``fmod(x, y)``, as defined by the platform C library. Note that the
67    Python expression ``x % y`` may not return the same result.  The intent of the C
68    standard is that ``fmod(x, y)`` be exactly (mathematically; to infinite
69    precision) equal to ``x - n*y`` for some integer *n* such that the result has
70    the same sign as *x* and magnitude less than ``abs(y)``.  Python's ``x % y``
71    returns a result with the sign of *y* instead, and may not be exactly computable
72    for float arguments. For example, ``fmod(-1e-100, 1e100)`` is ``-1e-100``, but
73    the result of Python's ``-1e-100 % 1e100`` is ``1e100-1e-100``, which cannot be
74    represented exactly as a float, and rounds to the surprising ``1e100``.  For
75    this reason, function :func:`fmod` is generally preferred when working with
76    floats, while Python's ``x % y`` is preferred when working with integers.
79 .. function:: frexp(x)
81    Return the mantissa and exponent of *x* as the pair ``(m, e)``.  *m* is a float
82    and *e* is an integer such that ``x == m * 2**e`` exactly. If *x* is zero,
83    returns ``(0.0, 0)``, otherwise ``0.5 <= abs(m) < 1``.  This is used to "pick
84    apart" the internal representation of a float in a portable way.
87 .. function:: fsum(iterable)
89    Return an accurate floating point sum of values in the iterable.  Avoids
90    loss of precision by tracking multiple intermediate partial sums.  The
91    algorithm's accuracy depends on IEEE-754 arithmetic guarantees and the
92    typical case where the rounding mode is half-even.
94    .. note::
96       The accuracy of fsum() may be impaired on builds that use
97       extended precision addition and then double-round the results.
99    .. versionadded:: 2.6
102 .. function:: isinf(x)
104    Checks if the float *x* is positive or negative infinite.
106    .. versionadded:: 2.6
109 .. function:: isnan(x)
111    Checks if the float *x* is a NaN (not a number). NaNs are part of the
112    IEEE 754 standards. Operation like but not limited to ``inf * 0``,
113    ``inf / inf`` or any operation involving a NaN, e.g. ``nan * 1``, return
114    a NaN.
116    .. versionadded:: 2.6
119 .. function:: ldexp(x, i)
121    Return ``x * (2**i)``.  This is essentially the inverse of function
122    :func:`frexp`.
125 .. function:: modf(x)
127    Return the fractional and integer parts of *x*.  Both results carry the sign
128    of *x* and are floats.
131 .. function:: trunc(x)
133    Return the :class:`Real` value *x* truncated to an :class:`Integral` (usually
134    a long integer). Delegates to ``x.__trunc__()``.
136    .. versionadded:: 2.6
139 Note that :func:`frexp` and :func:`modf` have a different call/return pattern
140 than their C equivalents: they take a single argument and return a pair of
141 values, rather than returning their second return value through an 'output
142 parameter' (there is no such thing in Python).
144 For the :func:`ceil`, :func:`floor`, and :func:`modf` functions, note that *all*
145 floating-point numbers of sufficiently large magnitude are exact integers.
146 Python floats typically carry no more than 53 bits of precision (the same as the
147 platform C double type), in which case any float *x* with ``abs(x) >= 2**52``
148 necessarily has no fractional bits.
151 Power and logarithmic functions
152 -------------------------------
154 .. function:: exp(x)
156    Return ``e**x``.
159 .. function:: log(x[, base])
161    Return the logarithm of *x* to the given *base*. If the *base* is not specified,
162    return the natural logarithm of *x* (that is, the logarithm to base *e*).
164    .. versionchanged:: 2.3
165       *base* argument added.
168 .. function:: log1p(x)
170    Return the natural logarithm of *1+x* (base *e*). The
171    result is calculated in a way which is accurate for *x* near zero.
173    .. versionadded:: 2.6
176 .. function:: log10(x)
178    Return the base-10 logarithm of *x*.
181 .. function:: pow(x, y)
183    Return ``x`` raised to the power ``y``.  Exceptional cases follow
184    Annex 'F' of the C99 standard as far as possible.  In particular,
185    ``pow(1.0, x)`` and ``pow(x, 0.0)`` always return ``1.0``, even
186    when ``x`` is a zero or a NaN.  If both ``x`` and ``y`` are finite,
187    ``x`` is negative, and ``y`` is not an integer then ``pow(x, y)``
188    is undefined, and raises :exc:`ValueError`.
190    .. versionchanged:: 2.6
191       The outcome of ``1**nan`` and ``nan**0`` was undefined.
194 .. function:: sqrt(x)
196    Return the square root of *x*.
199 Trigonometric functions
200 -----------------------
202 .. function:: acos(x)
204    Return the arc cosine of *x*, in radians.
207 .. function:: asin(x)
209    Return the arc sine of *x*, in radians.
212 .. function:: atan(x)
214    Return the arc tangent of *x*, in radians.
217 .. function:: atan2(y, x)
219    Return ``atan(y / x)``, in radians. The result is between ``-pi`` and ``pi``.
220    The vector in the plane from the origin to point ``(x, y)`` makes this angle
221    with the positive X axis. The point of :func:`atan2` is that the signs of both
222    inputs are known to it, so it can compute the correct quadrant for the angle.
223    For example, ``atan(1``) and ``atan2(1, 1)`` are both ``pi/4``, but ``atan2(-1,
224    -1)`` is ``-3*pi/4``.
227 .. function:: cos(x)
229    Return the cosine of *x* radians.
232 .. function:: hypot(x, y)
234    Return the Euclidean norm, ``sqrt(x*x + y*y)``. This is the length of the vector
235    from the origin to point ``(x, y)``.
238 .. function:: sin(x)
240    Return the sine of *x* radians.
243 .. function:: tan(x)
245    Return the tangent of *x* radians.
248 Angular conversion
249 ------------------
251 .. function:: degrees(x)
253    Converts angle *x* from radians to degrees.
256 .. function:: radians(x)
258    Converts angle *x* from degrees to radians.
261 Hyperbolic functions
262 --------------------
264 .. function:: acosh(x)
266    Return the inverse hyperbolic cosine of *x*.
268    .. versionadded:: 2.6
271 .. function:: asinh(x)
273    Return the inverse hyperbolic sine of *x*.
275    .. versionadded:: 2.6
278 .. function:: atanh(x)
280    Return the inverse hyperbolic tangent of *x*.
282    .. versionadded:: 2.6
285 .. function:: cosh(x)
287    Return the hyperbolic cosine of *x*.
290 .. function:: sinh(x)
292    Return the hyperbolic sine of *x*.
295 .. function:: tanh(x)
297    Return the hyperbolic tangent of *x*.
300 Constants
301 ---------
303 .. data:: pi
305    The mathematical constant *pi*.
308 .. data:: e
310    The mathematical constant *e*.
313 .. note::
315    The :mod:`math` module consists mostly of thin wrappers around the platform C
316    math library functions.  Behavior in exceptional cases is loosely specified
317    by the C standards, and Python inherits much of its math-function
318    error-reporting behavior from the platform C implementation.  As a result,
319    the specific exceptions raised in error cases (and even whether some
320    arguments are considered to be exceptional at all) are not defined in any
321    useful cross-platform or cross-release way.  For example, whether
322    ``math.log(0)`` returns ``-Inf`` or raises :exc:`ValueError` or
323    :exc:`OverflowError` isn't defined, and in cases where ``math.log(0)`` raises
324    :exc:`OverflowError`, ``math.log(0L)`` may raise :exc:`ValueError` instead.
326    All functions return a quiet *NaN* if at least one of the args is *NaN*.
327    Signaling *NaN*\s raise an exception. The exception type still depends on the
328    platform and libm implementation. It's usually :exc:`ValueError` for *EDOM*
329    and :exc:`OverflowError` for errno *ERANGE*.
331    .. versionchanged:: 2.6
332       In earlier versions of Python the outcome of an operation with NaN as
333       input depended on platform and libm implementation.
336 .. seealso::
338    Module :mod:`cmath`
339       Complex number versions of many of these functions.