Merge branch 'master' into rtoy-gcl-pprint-help
[maxima.git] / tests / rtest_limit_gruntz.mac
blob039d511cf53fde88b5b61798cd783df2358ebf11
1 /*\r
2 These tests are translated to Maxima from the SymPy tests. The orginal source is\r
3 https://github.com/sympy/sympy/blob/master/sympy/series/tests/test_gruntz.py\r
4 \r
5 Translation errors are, of course, possible, and all such errors are mine.\r
6 I thank the SymPy developers for making this resource available. \r
7 \r
8 Copyright (c) 2006-2023 SymPy Development Team\r
9 \r
10 All rights reserved.\r
12 Redistribution and use in source and binary forms, with or without\r
13 modification, are permitted provided that the following conditions are met:\r
15   a. Redistributions of source code must retain the above copyright notice,\r
16      this list of conditions and the following disclaimer.\r
17   b. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright\r
18      notice, this list of conditions and the following disclaimer in the\r
19      documentation and/or other materials provided with the distribution.\r
20   c. Neither the name of SymPy nor the names of its contributors\r
21      may be used to endorse or promote products derived from this software\r
22      without specific prior written permission.\r
25 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"\r
26 AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE\r
27 IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE\r
28 ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR\r
29 ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL\r
30 DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR\r
31 SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER\r
32 CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT\r
33 LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY\r
34 OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH\r
35 DAMAGE.\r
36 */\r
38 /* Let's tidy our workspace. If you want to run this testsuite with a nondefault\r
39 value for an option variable, say algebraic, you'll need to remove the reset command*/\r
40 (map('remvalue, values),  map('forget, facts()), map('killcontext, contexts), reset(),0);\r
41 0$\r
43 /* The notorious Bug #3054--running this test multiple times gives an error. \r
44 Let's try it five times */\r
46 block([xxx : exp(exp(2*log(x^5 + x)*log(log(x)))) / exp(exp(10*log(x)*log(log(x))))],\r
47   [limit(xxx,x,inf), limit(xxx,x,inf), limit(xxx,x,inf), limit(xxx,x,inf),limit(xxx,x,inf)]);\r
48 [inf,inf,inf,inf,inf]$\r
50 /* 8.1 - 8.20 */\r
51 limit(exp(x)*(exp(1/x - exp(-x)) - exp(1/x)), x, inf);\r
52 -1$\r
54 limit(exp(x)*(exp(1/x + exp(-x) + exp(-x^2))- exp(1/x - exp(-exp(x)))), x, inf);\r
55 1$\r
57 limit(exp(exp(x - exp(-x))/(1 - 1/x)) - exp(exp(x)), x, inf);\r
58 inf$\r
60 limit(exp(exp(exp(x + exp(-x)))) / exp(exp(exp(x))), x, inf);\r
61 inf$\r
63 limit(exp(exp(exp(x))) / exp(exp(exp(x - exp(-exp(x))))),  x, inf);\r
64 inf$\r
66 limit(exp(exp(exp(x))) / exp(exp(exp(x - exp(-exp(exp(x)))))), x, inf);\r
67 1$\r
68  \r
69 limit(exp(exp(x)) / exp(exp(x - exp(-exp(exp(x))))), x, inf);\r
70 1$\r
72 limit(log(x)^2*exp(sqrt(log(x))*(log(log(x)))^2\r
73  *exp(sqrt(log(log(x)))*(log(log(log(x))))^3))/sqrt(x),x, inf);\r
74 0$\r
76 limit((x*log(x)*(log(x*exp(x) - x^2))^2)/(log(log(x^2 + 2*exp(exp(3*x^3*log(x)))))), x, inf);\r
77 1/3$\r
79 limit((exp(x*exp(-x)/(exp(-x) + exp(-2*x^2/(x + 1)))) - exp(x))/x,x, inf);\r
80 -exp(2)$\r
82 limit((3^x + 5^x)^(1/x), x, inf);\r
83 5$\r
85 limit(x/log(x^(log(x^(log(2)/log(x))))), x, inf);\r
86 inf$\r
88 limit(exp(exp(2*log(x^5 + x)*log(log(x)))) / exp(exp(10*log(x)*log(log(x)))), x, inf);\r
89 inf$\r
91 block([factor_max_degree : 64000],\r
92   limit(%e^(8*%e^((54*x^(49/45))/17+(21*x^(6/11))/8+5/(2*x^(5/7))+2/x^8))/log(log(-log(4/(3*x^(5/14)))))^(7/6),x,inf));\r
93  inf$\r
95 limit((exp(4*x*exp(-x)/(1/exp(x) + 1/exp(2*x^2/(x + 1)))) - exp(x))/ exp(x)^4, x, inf);\r
96 1$\r
98 limit(exp(x*exp(-x)/(exp(-x) + exp(-2*x^2/(x + 1))))/exp(x), x, inf);\r
99 1$\r
100  \r
101 limit(log(x)*(log(log(x) + log(log(x))) - log(log(x))) / (log(log(x) + log(log(log(x))))), x, inf);\r
102 1$\r
104 /* 8.20 */\r
105 limit(exp((log(log(x + exp(log(x)*log(log(x))))))/(log(log(log(exp(x) + x + log(x)))))), x, inf);\r
106 %e$\r
108 limit(exp(exp(exp(x + exp(-x))))/exp(exp(x)), x, inf);\r
109 inf$\r
111 limit(exp(exp(exp(x)/(1 - 1/x))) - exp(exp(exp(x)/(1 - 1/x - log(x)^(-log(x))))), x, inf);\r
112 minf$\r
114 limit((exp(exp(-x/(1 + exp(-x))))*exp(-x/(1 + exp(-x/(1 + exp(-x)))))*exp(exp(-x + exp(-x/(1 + exp(-x))))))\r
115     /(exp(-x/(1 + exp(-x))))^2 - exp(x) + x, x, inf);\r
116 2$\r
118 limit(exp(x)*(sin(1/x + exp(-x)) - sin(1/x + exp(-x^2))), x, inf);\r
119 1$\r
120       \r
121 limit((erf(x - exp(-exp(x))) - erf(x)) * exp(exp(x)) * exp(x^2), x, inf);\r
122 2/sqrt(%pi)$\r
124 limit(exp(exp(x)) * (exp(sin(1/x + exp(-exp(x)))) - exp(sin(1/x))),x, inf);\r
125 1$\r
127 limit(exp(x)*(gamma(x + exp(-x)) - gamma(x)), x, inf);\r
128 inf$\r
130 limit(exp(exp(psi[0](psi[0](x))))/x, x, inf);\r
131 exp(-1/2)$\r
133 limit(exp(exp(psi[0](log(x))))/x, x, inf);\r
134 exp(-1/2)$\r
136 limit(psi[0](psi[0](psi[0](x))), x, inf);\r
137 inf$\r
139 limit(log_gamma(log_gamma(x)), x, inf);\r
140 inf$\r
142 limit(((gamma(x + 1/gamma(x)) - gamma(x))/log(x) - cos(1/x))* x*log(x), x, inf);\r
143 -1/2$\r
145 limit(x * (gamma(x - 1/gamma(x)) - gamma(x) + log(x)), x, inf);\r
146 1/2$\r
148 limit((gamma(x + 1/gamma(x)) - gamma(x)) / log(x), x, inf);\r
149 1$\r
151 limit(gamma(x + 1)/sqrt(2*%pi)- exp(-x)*(x^(x + 1/2) + x^(x - 1/2/12)), x, inf);\r
152 minf$ \r
154 limit(exp(exp(exp(psi[0](psi[0](psi[0](x))))))/x, x, inf);\r
155 0$\r
157 limit(exp(gamma(x - exp(-x))*exp(1/x)) - exp(gamma(x)), x, inf);\r
158 inf$\r
160 limit((expintegral_ei(x - exp(-exp(x))) - expintegral_ei(x)) *exp(-x)*exp(exp(x))*x, x, inf);\r
161 -1$\r
163 limit(exp((log(2) + 1)*x) * (zeta(x + exp(-x)) - zeta(x)), x, inf);\r
164 -log(2)$\r
166 limit(cosh(x), x, inf);\r
167 inf$\r
169 limit(cosh(x), x, minf);\r
170 inf$\r
172 limit(sinh(x), x, inf);\r
173 inf$\r
175 limit(sinh(x), x, minf);\r
176 minf$\r
178 limit(2*cosh(x)*exp(x), x, inf);\r
179 inf$\r
181 limit(2*cosh(x)*exp(x), x, minf);\r
182 1$\r
184 limit(2*sinh(x)*exp(x), x, inf);\r
185 inf$\r
187 limit(2*sinh(x)*exp(x), x, minf);\r
188 -1$\r
190 limit(tanh(x), x, inf);\r
191 1$\r
193 limit(tanh(x), x, minf);\r
194 -1$\r
196 limit(coth(x), x, inf);\r
197 1$\r
199 limit(coth(x), x, minf);\r
200 -1$\r
202 limit(x, x, inf);\r
203 inf$\r
205 limit(x, x, minf);\r
206 minf$\r
208 limit(-x, x, inf);\r
209 minf$\r
211 limit(x^2, x, minf);\r
212 inf$\r
214 limit(-x^2, x, inf);\r
215 minf$\r
217 limit(x*log(x), x, 0, plus);\r
218 0$\r
220 limit(1/x, x, inf);\r
221 0$\r
223 limit(exp(x), x, inf);\r
224 inf$\r
226 limit(-exp(x), x, inf);\r
227 minf$\r
229 limit(exp(x)/x, x, inf);\r
230 inf$\r
232 limit(1/x - exp(-x), x, inf);\r
233 0$\r
235 limit(x + 1/x, x, inf);\r
236 inf$\r
238 limit(x^x, x, 0, 'plus);\r
239 1$\r
241 limit((exp(x) - 1)/x, x, 0,'plus);\r
242 1$\r
244 limit(1 + 1/x, x, inf);\r
245 1$\r
247 limit(-exp(1/x), x, inf);\r
248 -1$\r
250 limit(x + exp(-x), x, inf);\r
251 inf$\r
253 limit(x + exp(-x^2), x, inf);\r
254 inf$\r
256 limit(x + exp(-exp(x)), x, inf);\r
257 inf$\r
259 limit(13 + 1/x - exp(-x), x, inf);\r
260 13$\r
262 limit(x - log(1 + exp(x)), x, inf);\r
263 0$\r
265 limit(x - log(a + exp(x)), x, inf);\r
266 0$\r
268 limit(exp(x)/(1 + exp(x)), x, inf);\r
269 1$\r
271 limit(exp(x)/(a + exp(x)), x, inf);\r
272 1$\r
274 limit((3^x + 5^x)^(1/x), x, inf);\r
275 5$\r
277 limit((3^(1/x) + 5^(1/x))^x, x, 0, 'plus);\r
278 5$\r
280 limit((x + 1)^(1/log(x + 1)), x, inf);\r
281 %e$\r
283 limit(1/gamma(x), x, inf);\r
284 0$\r
286 limit(1/log_gamma(x), x, inf);\r
287 0$\r
289 limit(gamma(x)/log_gamma(x), x, inf);\r
290 inf$\r
292 limit(exp(gamma(x))/gamma(x), x, inf);\r
293 inf$\r
295 limit(gamma(x), x, 3,'plus);\r
296 2$\r
298 limit(gamma(1/7 + 1/x), x, inf);\r
299 (-(6/7))!$\r
301 limit(log(x^x)/log(gamma(x)), x, inf);\r
302 1$\r
304 limit(log(gamma(gamma(x)))/exp(x), x, inf);\r
305 inf$\r
307 limit(1/log(atan(x)), x, inf);\r
308  1/log(%pi/2)$\r
310 limit(1/acot(x), x, minf);\r
311 minf$\r
313 limit(x/log(log(x*exp(x))), x, inf);\r
314 inf$\r
316 limit(((x^7 + x + 1)/(2^x + x^2))^(-1/x), x, inf);\r
317 2$\r
319 block([ans], \r
320    declare(n,integer), \r
321    assume(n > 0),\r
322    ans : limit((n + 1)*x^(n + 1)/(x^(n + 1) - 1) - x/(x - 1),x,1,'plus),\r
323    remove(n,integer),\r
324    forget(n>0),\r
325    ans);\r
326  (n+2)/2-1$\r
328 limit(x - gamma(1/x), x, inf);\r
329 %gamma$\r
331 block([ans1,ans2,expr],\r
332    assume(r>0, p>0, m<-1),\r
333    declare(m,noninteger),\r
334    declare(p,noninteger),\r
335    expr : ((2*n*(n - r + 1)/(n + r*(n - r + 1)))^c + (r - 1)*(n*(n - r + 2)/(n + r*(n - r + 1)))^c - n)/(n^c - n),\r
336    expr : subst(c+1,c,expr),\r
337    ans1 : limit(subst(m,c,expr),n,inf),\r
338    ans2 : limit(subst(p,c,expr),n,inf),\r
339    forget(r>0, p>0, m<-1),\r
340    remove(m,noninteger),\r
341    remove(p,noninteger),\r
342   [ans1,ans2,factor(ans2)]);\r
343   [1,r*(r+1)^(-p-1)+2^(p+1)*(r+1)^(-p-1)-(r+1)^(-p-1), (r+1)^(-p-1)*(r+2^(p+1)-1)]$\r
345 limit(1/gamma(x), x, 0,plus);\r
346 0$\r
348 limit(x*gamma(x), x, 0,plus);\r
349 1$\r
351 limit(exp(2*expintegral_ei(-x))/x^2, x, 0,plus);\r
352 exp(2*%gamma)$\r
354 limit(x^(-%pi), x, 0, 'minus);\r
355 infinity$\r
357 limit(exp(x)/(1+1/x)^x^2,x,inf);\r
358 sqrt(%e)$\r
360 limit(1/(exp(x)/(1+1/x)^x^2),x,inf);\r
361 1/ sqrt(%e)$\r
363 /* Any leftover facts, contexts, or values? */\r
364 facts();\r
365 []$\r
367 contexts;\r
368 [initial, global]$\r
370 values;\r