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電卓とべき乗

電卓祭には見事に乗り遅れまして、いっそのことこのまま傍観を決め込もうかと思っているのですが…
そういえば、要件にべき乗のサポートは無かったなぁ、と。

べき乗というのは変態的な演算子でして、一般的には右結合性を持ちます。
右結合性というのは、同じ優先順位の演算子が連続して書かれた場合、右から順に解釈してくるというものです。

例えば、3 - 1 + 1 - 2 の + と - は優先順位が同じで、これは左から解釈してきますから、+ と - は左結合の演算子です。* と / も同様。
べき乗が右結合とはどういうことかというと、例えば(べき乗の演算子を ^ として)2 ^ 2 ^ 3 は、2 ^ ( 2 ^ 3 ) = 2 ^ 8 =  256 になります。
左結合だと、2 ^ 2 ^ 3 = ( 2 ^ 2 ) ^ 3 = 4 ^ 3 = 64 というように、答えが違ってきてしまいます。

ちなみに、Windowsに付属の電卓は、べき乗を左結合として扱うようですw

また、べき乗演算子は、単項の - 演算子よりも優先度が高いという点も変態的です。まぁ、この辺は単項 - の方が強いという仕様もアリだとは思いますが、世間一般的には - より強いようです。
どういうことかというと、-2 ^ 2 は -( 2 ^ 2 ) = -4 となるということです。個人的には ( -2 ) ^ 2 = 4 となる方が好みなのですが、何か理由があるんでしょうかね。

べき乗は突き詰めると(特に、負の数や分数までサポートを広げると)非常に奥が深いものです。一例を示しましょうか。

  • x-1 = 1/x
  • x-n = 1/xn
  • x1/2 = √x
  • x1/n = n√x

などという性質があります(実数乗は高校数学までの知識ではわかりませんww)

投稿日時 : 2007年7月5日 15:23

Feedback

# re: 電卓とべき乗 2007/07/05 15:47 IIJIMAS

ところで0^0
はどういうふうに扱えばいいのでしょうか。
はWindows付属の電卓では1になりますが。。。
0^(-1)とかはちゃんと
「無効な値です。」と出ますが。

# re: 電卓とべき乗 2007/07/05 15:55 2リットル

難しくてよくわからなかったけど
こんな風に考えてみた。

x^0 = x^(-1) * x^(1)
= (1 / x) * x
= 1

x = 0を考えると
0^0 = 1

# re: 電卓とべき乗 2007/07/05 15:57 シャノン

0^0が1か不定かは解釈次第のようですね。
ついでに、負数乗や実数乗は原理は知らなくとも、Math.Powに任せてしまえば実装は難なくできますね。

ひとつ確実に言えるのは、"0^0"を見て、「あれ、仮面ライダーオンドゥルってこうだっけ?」と思った俺がいる、ということですww
# オンドゥルは "0w0" でした。

# re: 電卓とべき乗 2007/07/05 16:03 シャノン

> x = 0を考えると

式の2行目の (1/x) の時点でどうなるんでしょうかネ。

0 ^ 0 = 0 ^ ( 1 - 1 ) = 0 ^ 1 / 0 ^ 1 = 0 / 0 = ?

と考えると不定でしょう。

# re: 電卓とべき乗 2007/07/05 16:21 2リットル

0 / 0 の意味は私にはわかりませんが、

0 / 0 = 1 てのは下のように考えれば自然じゃないかな?

x / x でxの値を正の方向から0にちかづけると
0.1 / 0.1 = 1
0.001 / 0.001 = 1
  :
lim(x->+0) x / x = 1
(xを+の方から限りなく0に近づけた場合と考えてください)

x / x でxの値を負の方向から0にちかづけると
(-0.1) / (-0.1) = 1
(-0.001) / (-0.001) = 1
:
lim(x->-0) x / x = 1
(xを-の方から限りなく0に近づけた場合と考えてください)

正方向から近づいても 負方向から近づいても
1になるから、0/0 = 1はいけてそうな。

でも正しいかどうかはシラナインダカラネ!

# re: 電卓とべき乗 2007/07/05 16:29 シャノン

> x / x でxの値を正の方向から0にちかづける

結局のところ、x は 0 に限りなく近づきますが、決して 0 にはならないんですよ。

> でも正しいかどうかはシラナインダカラネ!

モエス。

# re: 電卓とべき乗 2007/07/05 18:01 シャノン

ちょっとだけ書き換えてみた。わかる人だけニヤリとしてください。

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