| Viewing file:  legendre.py (50.34 KB)      -rw-r--r-- Select action/file-type:
 
  (+) |  (+) |  (+) | Code (+) | Session (+) |  (+) | SDB (+) |  (+) |  (+) |  (+) |  (+) |  (+) | 
 
"""==================================================
 Legendre Series (:mod:`numpy.polynomial.legendre`)
 ==================================================
 
 This module provides a number of objects (mostly functions) useful for
 dealing with Legendre series, including a `Legendre` class that
 encapsulates the usual arithmetic operations.  (General information
 on how this module represents and works with such polynomials is in the
 docstring for its "parent" sub-package, `numpy.polynomial`).
 
 Classes
 -------
 .. autosummary::
 :toctree: generated/
 
 Legendre
 
 Constants
 ---------
 
 .. autosummary::
 :toctree: generated/
 
 legdomain
 legzero
 legone
 legx
 
 Arithmetic
 ----------
 
 .. autosummary::
 :toctree: generated/
 
 legadd
 legsub
 legmulx
 legmul
 legdiv
 legpow
 legval
 legval2d
 legval3d
 leggrid2d
 leggrid3d
 
 Calculus
 --------
 
 .. autosummary::
 :toctree: generated/
 
 legder
 legint
 
 Misc Functions
 --------------
 
 .. autosummary::
 :toctree: generated/
 
 legfromroots
 legroots
 legvander
 legvander2d
 legvander3d
 leggauss
 legweight
 legcompanion
 legfit
 legtrim
 legline
 leg2poly
 poly2leg
 
 See also
 --------
 numpy.polynomial
 
 """
 import numpy as np
 import numpy.linalg as la
 from numpy.core.multiarray import normalize_axis_index
 
 from . import polyutils as pu
 from ._polybase import ABCPolyBase
 
 __all__ = [
 'legzero', 'legone', 'legx', 'legdomain', 'legline', 'legadd',
 'legsub', 'legmulx', 'legmul', 'legdiv', 'legpow', 'legval', 'legder',
 'legint', 'leg2poly', 'poly2leg', 'legfromroots', 'legvander',
 'legfit', 'legtrim', 'legroots', 'Legendre', 'legval2d', 'legval3d',
 'leggrid2d', 'leggrid3d', 'legvander2d', 'legvander3d', 'legcompanion',
 'leggauss', 'legweight']
 
 legtrim = pu.trimcoef
 
 
 def poly2leg(pol):
 """
 Convert a polynomial to a Legendre series.
 
 Convert an array representing the coefficients of a polynomial (relative
 to the "standard" basis) ordered from lowest degree to highest, to an
 array of the coefficients of the equivalent Legendre series, ordered
 from lowest to highest degree.
 
 Parameters
 ----------
 pol : array_like
 1-D array containing the polynomial coefficients
 
 Returns
 -------
 c : ndarray
 1-D array containing the coefficients of the equivalent Legendre
 series.
 
 See Also
 --------
 leg2poly
 
 Notes
 -----
 The easy way to do conversions between polynomial basis sets
 is to use the convert method of a class instance.
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy import polynomial as P
 >>> p = P.Polynomial(np.arange(4))
 >>> p
 Polynomial([0.,  1.,  2.,  3.], domain=[-1,  1], window=[-1,  1])
 >>> c = P.Legendre(P.legendre.poly2leg(p.coef))
 >>> c
 Legendre([ 1.  ,  3.25,  1.  ,  0.75], domain=[-1,  1], window=[-1,  1]) # may vary
 
 """
 [pol] = pu.as_series([pol])
 deg = len(pol) - 1
 res = 0
 for i in range(deg, -1, -1):
 res = legadd(legmulx(res), pol[i])
 return res
 
 
 def leg2poly(c):
 """
 Convert a Legendre series to a polynomial.
 
 Convert an array representing the coefficients of a Legendre series,
 ordered from lowest degree to highest, to an array of the coefficients
 of the equivalent polynomial (relative to the "standard" basis) ordered
 from lowest to highest degree.
 
 Parameters
 ----------
 c : array_like
 1-D array containing the Legendre series coefficients, ordered
 from lowest order term to highest.
 
 Returns
 -------
 pol : ndarray
 1-D array containing the coefficients of the equivalent polynomial
 (relative to the "standard" basis) ordered from lowest order term
 to highest.
 
 See Also
 --------
 poly2leg
 
 Notes
 -----
 The easy way to do conversions between polynomial basis sets
 is to use the convert method of a class instance.
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy import polynomial as P
 >>> c = P.Legendre(range(4))
 >>> c
 Legendre([0., 1., 2., 3.], domain=[-1,  1], window=[-1,  1])
 >>> p = c.convert(kind=P.Polynomial)
 >>> p
 Polynomial([-1. , -3.5,  3. ,  7.5], domain=[-1.,  1.], window=[-1.,  1.])
 >>> P.legendre.leg2poly(range(4))
 array([-1. , -3.5,  3. ,  7.5])
 
 
 """
 from .polynomial import polyadd, polysub, polymulx
 
 [c] = pu.as_series([c])
 n = len(c)
 if n < 3:
 return c
 else:
 c0 = c[-2]
 c1 = c[-1]
 # i is the current degree of c1
 for i in range(n - 1, 1, -1):
 tmp = c0
 c0 = polysub(c[i - 2], (c1*(i - 1))/i)
 c1 = polyadd(tmp, (polymulx(c1)*(2*i - 1))/i)
 return polyadd(c0, polymulx(c1))
 
 #
 # These are constant arrays are of integer type so as to be compatible
 # with the widest range of other types, such as Decimal.
 #
 
 # Legendre
 legdomain = np.array([-1, 1])
 
 # Legendre coefficients representing zero.
 legzero = np.array([0])
 
 # Legendre coefficients representing one.
 legone = np.array([1])
 
 # Legendre coefficients representing the identity x.
 legx = np.array([0, 1])
 
 
 def legline(off, scl):
 """
 Legendre series whose graph is a straight line.
 
 
 
 Parameters
 ----------
 off, scl : scalars
 The specified line is given by ``off + scl*x``.
 
 Returns
 -------
 y : ndarray
 This module's representation of the Legendre series for
 ``off + scl*x``.
 
 See Also
 --------
 numpy.polynomial.polynomial.polyline
 numpy.polynomial.chebyshev.chebline
 numpy.polynomial.laguerre.lagline
 numpy.polynomial.hermite.hermline
 numpy.polynomial.hermite_e.hermeline
 
 Examples
 --------
 >>> import numpy.polynomial.legendre as L
 >>> L.legline(3,2)
 array([3, 2])
 >>> L.legval(-3, L.legline(3,2)) # should be -3
 -3.0
 
 """
 if scl != 0:
 return np.array([off, scl])
 else:
 return np.array([off])
 
 
 def legfromroots(roots):
 """
 Generate a Legendre series with given roots.
 
 The function returns the coefficients of the polynomial
 
 .. math:: p(x) = (x - r_0) * (x - r_1) * ... * (x - r_n),
 
 in Legendre form, where the `r_n` are the roots specified in `roots`.
 If a zero has multiplicity n, then it must appear in `roots` n times.
 For instance, if 2 is a root of multiplicity three and 3 is a root of
 multiplicity 2, then `roots` looks something like [2, 2, 2, 3, 3]. The
 roots can appear in any order.
 
 If the returned coefficients are `c`, then
 
 .. math:: p(x) = c_0 + c_1 * L_1(x) + ... +  c_n * L_n(x)
 
 The coefficient of the last term is not generally 1 for monic
 polynomials in Legendre form.
 
 Parameters
 ----------
 roots : array_like
 Sequence containing the roots.
 
 Returns
 -------
 out : ndarray
 1-D array of coefficients.  If all roots are real then `out` is a
 real array, if some of the roots are complex, then `out` is complex
 even if all the coefficients in the result are real (see Examples
 below).
 
 See Also
 --------
 numpy.polynomial.polynomial.polyfromroots
 numpy.polynomial.chebyshev.chebfromroots
 numpy.polynomial.laguerre.lagfromroots
 numpy.polynomial.hermite.hermfromroots
 numpy.polynomial.hermite_e.hermefromroots
 
 Examples
 --------
 >>> import numpy.polynomial.legendre as L
 >>> L.legfromroots((-1,0,1)) # x^3 - x relative to the standard basis
 array([ 0. , -0.4,  0. ,  0.4])
 >>> j = complex(0,1)
 >>> L.legfromroots((-j,j)) # x^2 + 1 relative to the standard basis
 array([ 1.33333333+0.j,  0.00000000+0.j,  0.66666667+0.j]) # may vary
 
 """
 return pu._fromroots(legline, legmul, roots)
 
 
 def legadd(c1, c2):
 """
 Add one Legendre series to another.
 
 Returns the sum of two Legendre series `c1` + `c2`.  The arguments
 are sequences of coefficients ordered from lowest order term to
 highest, i.e., [1,2,3] represents the series ``P_0 + 2*P_1 + 3*P_2``.
 
 Parameters
 ----------
 c1, c2 : array_like
 1-D arrays of Legendre series coefficients ordered from low to
 high.
 
 Returns
 -------
 out : ndarray
 Array representing the Legendre series of their sum.
 
 See Also
 --------
 legsub, legmulx, legmul, legdiv, legpow
 
 Notes
 -----
 Unlike multiplication, division, etc., the sum of two Legendre series
 is a Legendre series (without having to "reproject" the result onto
 the basis set) so addition, just like that of "standard" polynomials,
 is simply "component-wise."
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy.polynomial import legendre as L
 >>> c1 = (1,2,3)
 >>> c2 = (3,2,1)
 >>> L.legadd(c1,c2)
 array([4.,  4.,  4.])
 
 """
 return pu._add(c1, c2)
 
 
 def legsub(c1, c2):
 """
 Subtract one Legendre series from another.
 
 Returns the difference of two Legendre series `c1` - `c2`.  The
 sequences of coefficients are from lowest order term to highest, i.e.,
 [1,2,3] represents the series ``P_0 + 2*P_1 + 3*P_2``.
 
 Parameters
 ----------
 c1, c2 : array_like
 1-D arrays of Legendre series coefficients ordered from low to
 high.
 
 Returns
 -------
 out : ndarray
 Of Legendre series coefficients representing their difference.
 
 See Also
 --------
 legadd, legmulx, legmul, legdiv, legpow
 
 Notes
 -----
 Unlike multiplication, division, etc., the difference of two Legendre
 series is a Legendre series (without having to "reproject" the result
 onto the basis set) so subtraction, just like that of "standard"
 polynomials, is simply "component-wise."
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy.polynomial import legendre as L
 >>> c1 = (1,2,3)
 >>> c2 = (3,2,1)
 >>> L.legsub(c1,c2)
 array([-2.,  0.,  2.])
 >>> L.legsub(c2,c1) # -C.legsub(c1,c2)
 array([ 2.,  0., -2.])
 
 """
 return pu._sub(c1, c2)
 
 
 def legmulx(c):
 """Multiply a Legendre series by x.
 
 Multiply the Legendre series `c` by x, where x is the independent
 variable.
 
 
 Parameters
 ----------
 c : array_like
 1-D array of Legendre series coefficients ordered from low to
 high.
 
 Returns
 -------
 out : ndarray
 Array representing the result of the multiplication.
 
 See Also
 --------
 legadd, legmul, legdiv, legpow
 
 Notes
 -----
 The multiplication uses the recursion relationship for Legendre
 polynomials in the form
 
 .. math::
 
 xP_i(x) = ((i + 1)*P_{i + 1}(x) + i*P_{i - 1}(x))/(2i + 1)
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy.polynomial import legendre as L
 >>> L.legmulx([1,2,3])
 array([ 0.66666667, 2.2, 1.33333333, 1.8]) # may vary
 
 """
 # c is a trimmed copy
 [c] = pu.as_series([c])
 # The zero series needs special treatment
 if len(c) == 1 and c[0] == 0:
 return c
 
 prd = np.empty(len(c) + 1, dtype=c.dtype)
 prd[0] = c[0]*0
 prd[1] = c[0]
 for i in range(1, len(c)):
 j = i + 1
 k = i - 1
 s = i + j
 prd[j] = (c[i]*j)/s
 prd[k] += (c[i]*i)/s
 return prd
 
 
 def legmul(c1, c2):
 """
 Multiply one Legendre series by another.
 
 Returns the product of two Legendre series `c1` * `c2`.  The arguments
 are sequences of coefficients, from lowest order "term" to highest,
 e.g., [1,2,3] represents the series ``P_0 + 2*P_1 + 3*P_2``.
 
 Parameters
 ----------
 c1, c2 : array_like
 1-D arrays of Legendre series coefficients ordered from low to
 high.
 
 Returns
 -------
 out : ndarray
 Of Legendre series coefficients representing their product.
 
 See Also
 --------
 legadd, legsub, legmulx, legdiv, legpow
 
 Notes
 -----
 In general, the (polynomial) product of two C-series results in terms
 that are not in the Legendre polynomial basis set.  Thus, to express
 the product as a Legendre series, it is necessary to "reproject" the
 product onto said basis set, which may produce "unintuitive" (but
 correct) results; see Examples section below.
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy.polynomial import legendre as L
 >>> c1 = (1,2,3)
 >>> c2 = (3,2)
 >>> L.legmul(c1,c2) # multiplication requires "reprojection"
 array([  4.33333333,  10.4       ,  11.66666667,   3.6       ]) # may vary
 
 """
 # s1, s2 are trimmed copies
 [c1, c2] = pu.as_series([c1, c2])
 
 if len(c1) > len(c2):
 c = c2
 xs = c1
 else:
 c = c1
 xs = c2
 
 if len(c) == 1:
 c0 = c[0]*xs
 c1 = 0
 elif len(c) == 2:
 c0 = c[0]*xs
 c1 = c[1]*xs
 else:
 nd = len(c)
 c0 = c[-2]*xs
 c1 = c[-1]*xs
 for i in range(3, len(c) + 1):
 tmp = c0
 nd = nd - 1
 c0 = legsub(c[-i]*xs, (c1*(nd - 1))/nd)
 c1 = legadd(tmp, (legmulx(c1)*(2*nd - 1))/nd)
 return legadd(c0, legmulx(c1))
 
 
 def legdiv(c1, c2):
 """
 Divide one Legendre series by another.
 
 Returns the quotient-with-remainder of two Legendre series
 `c1` / `c2`.  The arguments are sequences of coefficients from lowest
 order "term" to highest, e.g., [1,2,3] represents the series
 ``P_0 + 2*P_1 + 3*P_2``.
 
 Parameters
 ----------
 c1, c2 : array_like
 1-D arrays of Legendre series coefficients ordered from low to
 high.
 
 Returns
 -------
 quo, rem : ndarrays
 Of Legendre series coefficients representing the quotient and
 remainder.
 
 See Also
 --------
 legadd, legsub, legmulx, legmul, legpow
 
 Notes
 -----
 In general, the (polynomial) division of one Legendre series by another
 results in quotient and remainder terms that are not in the Legendre
 polynomial basis set.  Thus, to express these results as a Legendre
 series, it is necessary to "reproject" the results onto the Legendre
 basis set, which may produce "unintuitive" (but correct) results; see
 Examples section below.
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy.polynomial import legendre as L
 >>> c1 = (1,2,3)
 >>> c2 = (3,2,1)
 >>> L.legdiv(c1,c2) # quotient "intuitive," remainder not
 (array([3.]), array([-8., -4.]))
 >>> c2 = (0,1,2,3)
 >>> L.legdiv(c2,c1) # neither "intuitive"
 (array([-0.07407407,  1.66666667]), array([-1.03703704, -2.51851852])) # may vary
 
 """
 return pu._div(legmul, c1, c2)
 
 
 def legpow(c, pow, maxpower=16):
 """Raise a Legendre series to a power.
 
 Returns the Legendre series `c` raised to the power `pow`. The
 argument `c` is a sequence of coefficients ordered from low to high.
 i.e., [1,2,3] is the series  ``P_0 + 2*P_1 + 3*P_2.``
 
 Parameters
 ----------
 c : array_like
 1-D array of Legendre series coefficients ordered from low to
 high.
 pow : integer
 Power to which the series will be raised
 maxpower : integer, optional
 Maximum power allowed. This is mainly to limit growth of the series
 to unmanageable size. Default is 16
 
 Returns
 -------
 coef : ndarray
 Legendre series of power.
 
 See Also
 --------
 legadd, legsub, legmulx, legmul, legdiv
 
 """
 return pu._pow(legmul, c, pow, maxpower)
 
 
 def legder(c, m=1, scl=1, axis=0):
 """
 Differentiate a Legendre series.
 
 Returns the Legendre series coefficients `c` differentiated `m` times
 along `axis`.  At each iteration the result is multiplied by `scl` (the
 scaling factor is for use in a linear change of variable). The argument
 `c` is an array of coefficients from low to high degree along each
 axis, e.g., [1,2,3] represents the series ``1*L_0 + 2*L_1 + 3*L_2``
 while [[1,2],[1,2]] represents ``1*L_0(x)*L_0(y) + 1*L_1(x)*L_0(y) +
 2*L_0(x)*L_1(y) + 2*L_1(x)*L_1(y)`` if axis=0 is ``x`` and axis=1 is
 ``y``.
 
 Parameters
 ----------
 c : array_like
 Array of Legendre series coefficients. If c is multidimensional the
 different axis correspond to different variables with the degree in
 each axis given by the corresponding index.
 m : int, optional
 Number of derivatives taken, must be non-negative. (Default: 1)
 scl : scalar, optional
 Each differentiation is multiplied by `scl`.  The end result is
 multiplication by ``scl**m``.  This is for use in a linear change of
 variable. (Default: 1)
 axis : int, optional
 Axis over which the derivative is taken. (Default: 0).
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 Returns
 -------
 der : ndarray
 Legendre series of the derivative.
 
 See Also
 --------
 legint
 
 Notes
 -----
 In general, the result of differentiating a Legendre series does not
 resemble the same operation on a power series. Thus the result of this
 function may be "unintuitive," albeit correct; see Examples section
 below.
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy.polynomial import legendre as L
 >>> c = (1,2,3,4)
 >>> L.legder(c)
 array([  6.,   9.,  20.])
 >>> L.legder(c, 3)
 array([60.])
 >>> L.legder(c, scl=-1)
 array([ -6.,  -9., -20.])
 >>> L.legder(c, 2,-1)
 array([  9.,  60.])
 
 """
 c = np.array(c, ndmin=1, copy=True)
 if c.dtype.char in '?bBhHiIlLqQpP':
 c = c.astype(np.double)
 cnt = pu._deprecate_as_int(m, "the order of derivation")
 iaxis = pu._deprecate_as_int(axis, "the axis")
 if cnt < 0:
 raise ValueError("The order of derivation must be non-negative")
 iaxis = normalize_axis_index(iaxis, c.ndim)
 
 if cnt == 0:
 return c
 
 c = np.moveaxis(c, iaxis, 0)
 n = len(c)
 if cnt >= n:
 c = c[:1]*0
 else:
 for i in range(cnt):
 n = n - 1
 c *= scl
 der = np.empty((n,) + c.shape[1:], dtype=c.dtype)
 for j in range(n, 2, -1):
 der[j - 1] = (2*j - 1)*c[j]
 c[j - 2] += c[j]
 if n > 1:
 der[1] = 3*c[2]
 der[0] = c[1]
 c = der
 c = np.moveaxis(c, 0, iaxis)
 return c
 
 
 def legint(c, m=1, k=[], lbnd=0, scl=1, axis=0):
 """
 Integrate a Legendre series.
 
 Returns the Legendre series coefficients `c` integrated `m` times from
 `lbnd` along `axis`. At each iteration the resulting series is
 **multiplied** by `scl` and an integration constant, `k`, is added.
 The scaling factor is for use in a linear change of variable.  ("Buyer
 beware": note that, depending on what one is doing, one may want `scl`
 to be the reciprocal of what one might expect; for more information,
 see the Notes section below.)  The argument `c` is an array of
 coefficients from low to high degree along each axis, e.g., [1,2,3]
 represents the series ``L_0 + 2*L_1 + 3*L_2`` while [[1,2],[1,2]]
 represents ``1*L_0(x)*L_0(y) + 1*L_1(x)*L_0(y) + 2*L_0(x)*L_1(y) +
 2*L_1(x)*L_1(y)`` if axis=0 is ``x`` and axis=1 is ``y``.
 
 Parameters
 ----------
 c : array_like
 Array of Legendre series coefficients. If c is multidimensional the
 different axis correspond to different variables with the degree in
 each axis given by the corresponding index.
 m : int, optional
 Order of integration, must be positive. (Default: 1)
 k : {[], list, scalar}, optional
 Integration constant(s).  The value of the first integral at
 ``lbnd`` is the first value in the list, the value of the second
 integral at ``lbnd`` is the second value, etc.  If ``k == []`` (the
 default), all constants are set to zero.  If ``m == 1``, a single
 scalar can be given instead of a list.
 lbnd : scalar, optional
 The lower bound of the integral. (Default: 0)
 scl : scalar, optional
 Following each integration the result is *multiplied* by `scl`
 before the integration constant is added. (Default: 1)
 axis : int, optional
 Axis over which the integral is taken. (Default: 0).
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 Returns
 -------
 S : ndarray
 Legendre series coefficient array of the integral.
 
 Raises
 ------
 ValueError
 If ``m < 0``, ``len(k) > m``, ``np.ndim(lbnd) != 0``, or
 ``np.ndim(scl) != 0``.
 
 See Also
 --------
 legder
 
 Notes
 -----
 Note that the result of each integration is *multiplied* by `scl`.
 Why is this important to note?  Say one is making a linear change of
 variable :math:`u = ax + b` in an integral relative to `x`.  Then
 :math:`dx = du/a`, so one will need to set `scl` equal to
 :math:`1/a` - perhaps not what one would have first thought.
 
 Also note that, in general, the result of integrating a C-series needs
 to be "reprojected" onto the C-series basis set.  Thus, typically,
 the result of this function is "unintuitive," albeit correct; see
 Examples section below.
 
 Examples
 --------
 >>> from numpy.polynomial import legendre as L
 >>> c = (1,2,3)
 >>> L.legint(c)
 array([ 0.33333333,  0.4       ,  0.66666667,  0.6       ]) # may vary
 >>> L.legint(c, 3)
 array([  1.66666667e-02,  -1.78571429e-02,   4.76190476e-02, # may vary
 -1.73472348e-18,   1.90476190e-02,   9.52380952e-03])
 >>> L.legint(c, k=3)
 array([ 3.33333333,  0.4       ,  0.66666667,  0.6       ]) # may vary
 >>> L.legint(c, lbnd=-2)
 array([ 7.33333333,  0.4       ,  0.66666667,  0.6       ]) # may vary
 >>> L.legint(c, scl=2)
 array([ 0.66666667,  0.8       ,  1.33333333,  1.2       ]) # may vary
 
 """
 c = np.array(c, ndmin=1, copy=True)
 if c.dtype.char in '?bBhHiIlLqQpP':
 c = c.astype(np.double)
 if not np.iterable(k):
 k = [k]
 cnt = pu._deprecate_as_int(m, "the order of integration")
 iaxis = pu._deprecate_as_int(axis, "the axis")
 if cnt < 0:
 raise ValueError("The order of integration must be non-negative")
 if len(k) > cnt:
 raise ValueError("Too many integration constants")
 if np.ndim(lbnd) != 0:
 raise ValueError("lbnd must be a scalar.")
 if np.ndim(scl) != 0:
 raise ValueError("scl must be a scalar.")
 iaxis = normalize_axis_index(iaxis, c.ndim)
 
 if cnt == 0:
 return c
 
 c = np.moveaxis(c, iaxis, 0)
 k = list(k) + [0]*(cnt - len(k))
 for i in range(cnt):
 n = len(c)
 c *= scl
 if n == 1 and np.all(c[0] == 0):
 c[0] += k[i]
 else:
 tmp = np.empty((n + 1,) + c.shape[1:], dtype=c.dtype)
 tmp[0] = c[0]*0
 tmp[1] = c[0]
 if n > 1:
 tmp[2] = c[1]/3
 for j in range(2, n):
 t = c[j]/(2*j + 1)
 tmp[j + 1] = t
 tmp[j - 1] -= t
 tmp[0] += k[i] - legval(lbnd, tmp)
 c = tmp
 c = np.moveaxis(c, 0, iaxis)
 return c
 
 
 def legval(x, c, tensor=True):
 """
 Evaluate a Legendre series at points x.
 
 If `c` is of length `n + 1`, this function returns the value:
 
 .. math:: p(x) = c_0 * L_0(x) + c_1 * L_1(x) + ... + c_n * L_n(x)
 
 The parameter `x` is converted to an array only if it is a tuple or a
 list, otherwise it is treated as a scalar. In either case, either `x`
 or its elements must support multiplication and addition both with
 themselves and with the elements of `c`.
 
 If `c` is a 1-D array, then `p(x)` will have the same shape as `x`.  If
 `c` is multidimensional, then the shape of the result depends on the
 value of `tensor`. If `tensor` is true the shape will be c.shape[1:] +
 x.shape. If `tensor` is false the shape will be c.shape[1:]. Note that
 scalars have shape (,).
 
 Trailing zeros in the coefficients will be used in the evaluation, so
 they should be avoided if efficiency is a concern.
 
 Parameters
 ----------
 x : array_like, compatible object
 If `x` is a list or tuple, it is converted to an ndarray, otherwise
 it is left unchanged and treated as a scalar. In either case, `x`
 or its elements must support addition and multiplication with
 themselves and with the elements of `c`.
 c : array_like
 Array of coefficients ordered so that the coefficients for terms of
 degree n are contained in c[n]. If `c` is multidimensional the
 remaining indices enumerate multiple polynomials. In the two
 dimensional case the coefficients may be thought of as stored in
 the columns of `c`.
 tensor : boolean, optional
 If True, the shape of the coefficient array is extended with ones
 on the right, one for each dimension of `x`. Scalars have dimension 0
 for this action. The result is that every column of coefficients in
 `c` is evaluated for every element of `x`. If False, `x` is broadcast
 over the columns of `c` for the evaluation.  This keyword is useful
 when `c` is multidimensional. The default value is True.
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 Returns
 -------
 values : ndarray, algebra_like
 The shape of the return value is described above.
 
 See Also
 --------
 legval2d, leggrid2d, legval3d, leggrid3d
 
 Notes
 -----
 The evaluation uses Clenshaw recursion, aka synthetic division.
 
 """
 c = np.array(c, ndmin=1, copy=False)
 if c.dtype.char in '?bBhHiIlLqQpP':
 c = c.astype(np.double)
 if isinstance(x, (tuple, list)):
 x = np.asarray(x)
 if isinstance(x, np.ndarray) and tensor:
 c = c.reshape(c.shape + (1,)*x.ndim)
 
 if len(c) == 1:
 c0 = c[0]
 c1 = 0
 elif len(c) == 2:
 c0 = c[0]
 c1 = c[1]
 else:
 nd = len(c)
 c0 = c[-2]
 c1 = c[-1]
 for i in range(3, len(c) + 1):
 tmp = c0
 nd = nd - 1
 c0 = c[-i] - (c1*(nd - 1))/nd
 c1 = tmp + (c1*x*(2*nd - 1))/nd
 return c0 + c1*x
 
 
 def legval2d(x, y, c):
 """
 Evaluate a 2-D Legendre series at points (x, y).
 
 This function returns the values:
 
 .. math:: p(x,y) = \\sum_{i,j} c_{i,j} * L_i(x) * L_j(y)
 
 The parameters `x` and `y` are converted to arrays only if they are
 tuples or a lists, otherwise they are treated as a scalars and they
 must have the same shape after conversion. In either case, either `x`
 and `y` or their elements must support multiplication and addition both
 with themselves and with the elements of `c`.
 
 If `c` is a 1-D array a one is implicitly appended to its shape to make
 it 2-D. The shape of the result will be c.shape[2:] + x.shape.
 
 Parameters
 ----------
 x, y : array_like, compatible objects
 The two dimensional series is evaluated at the points `(x, y)`,
 where `x` and `y` must have the same shape. If `x` or `y` is a list
 or tuple, it is first converted to an ndarray, otherwise it is left
 unchanged and if it isn't an ndarray it is treated as a scalar.
 c : array_like
 Array of coefficients ordered so that the coefficient of the term
 of multi-degree i,j is contained in ``c[i,j]``. If `c` has
 dimension greater than two the remaining indices enumerate multiple
 sets of coefficients.
 
 Returns
 -------
 values : ndarray, compatible object
 The values of the two dimensional Legendre series at points formed
 from pairs of corresponding values from `x` and `y`.
 
 See Also
 --------
 legval, leggrid2d, legval3d, leggrid3d
 
 Notes
 -----
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 """
 return pu._valnd(legval, c, x, y)
 
 
 def leggrid2d(x, y, c):
 """
 Evaluate a 2-D Legendre series on the Cartesian product of x and y.
 
 This function returns the values:
 
 .. math:: p(a,b) = \\sum_{i,j} c_{i,j} * L_i(a) * L_j(b)
 
 where the points `(a, b)` consist of all pairs formed by taking
 `a` from `x` and `b` from `y`. The resulting points form a grid with
 `x` in the first dimension and `y` in the second.
 
 The parameters `x` and `y` are converted to arrays only if they are
 tuples or a lists, otherwise they are treated as a scalars. In either
 case, either `x` and `y` or their elements must support multiplication
 and addition both with themselves and with the elements of `c`.
 
 If `c` has fewer than two dimensions, ones are implicitly appended to
 its shape to make it 2-D. The shape of the result will be c.shape[2:] +
 x.shape + y.shape.
 
 Parameters
 ----------
 x, y : array_like, compatible objects
 The two dimensional series is evaluated at the points in the
 Cartesian product of `x` and `y`.  If `x` or `y` is a list or
 tuple, it is first converted to an ndarray, otherwise it is left
 unchanged and, if it isn't an ndarray, it is treated as a scalar.
 c : array_like
 Array of coefficients ordered so that the coefficient of the term of
 multi-degree i,j is contained in `c[i,j]`. If `c` has dimension
 greater than two the remaining indices enumerate multiple sets of
 coefficients.
 
 Returns
 -------
 values : ndarray, compatible object
 The values of the two dimensional Chebyshev series at points in the
 Cartesian product of `x` and `y`.
 
 See Also
 --------
 legval, legval2d, legval3d, leggrid3d
 
 Notes
 -----
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 """
 return pu._gridnd(legval, c, x, y)
 
 
 def legval3d(x, y, z, c):
 """
 Evaluate a 3-D Legendre series at points (x, y, z).
 
 This function returns the values:
 
 .. math:: p(x,y,z) = \\sum_{i,j,k} c_{i,j,k} * L_i(x) * L_j(y) * L_k(z)
 
 The parameters `x`, `y`, and `z` are converted to arrays only if
 they are tuples or a lists, otherwise they are treated as a scalars and
 they must have the same shape after conversion. In either case, either
 `x`, `y`, and `z` or their elements must support multiplication and
 addition both with themselves and with the elements of `c`.
 
 If `c` has fewer than 3 dimensions, ones are implicitly appended to its
 shape to make it 3-D. The shape of the result will be c.shape[3:] +
 x.shape.
 
 Parameters
 ----------
 x, y, z : array_like, compatible object
 The three dimensional series is evaluated at the points
 `(x, y, z)`, where `x`, `y`, and `z` must have the same shape.  If
 any of `x`, `y`, or `z` is a list or tuple, it is first converted
 to an ndarray, otherwise it is left unchanged and if it isn't an
 ndarray it is  treated as a scalar.
 c : array_like
 Array of coefficients ordered so that the coefficient of the term of
 multi-degree i,j,k is contained in ``c[i,j,k]``. If `c` has dimension
 greater than 3 the remaining indices enumerate multiple sets of
 coefficients.
 
 Returns
 -------
 values : ndarray, compatible object
 The values of the multidimensional polynomial on points formed with
 triples of corresponding values from `x`, `y`, and `z`.
 
 See Also
 --------
 legval, legval2d, leggrid2d, leggrid3d
 
 Notes
 -----
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 """
 return pu._valnd(legval, c, x, y, z)
 
 
 def leggrid3d(x, y, z, c):
 """
 Evaluate a 3-D Legendre series on the Cartesian product of x, y, and z.
 
 This function returns the values:
 
 .. math:: p(a,b,c) = \\sum_{i,j,k} c_{i,j,k} * L_i(a) * L_j(b) * L_k(c)
 
 where the points `(a, b, c)` consist of all triples formed by taking
 `a` from `x`, `b` from `y`, and `c` from `z`. The resulting points form
 a grid with `x` in the first dimension, `y` in the second, and `z` in
 the third.
 
 The parameters `x`, `y`, and `z` are converted to arrays only if they
 are tuples or a lists, otherwise they are treated as a scalars. In
 either case, either `x`, `y`, and `z` or their elements must support
 multiplication and addition both with themselves and with the elements
 of `c`.
 
 If `c` has fewer than three dimensions, ones are implicitly appended to
 its shape to make it 3-D. The shape of the result will be c.shape[3:] +
 x.shape + y.shape + z.shape.
 
 Parameters
 ----------
 x, y, z : array_like, compatible objects
 The three dimensional series is evaluated at the points in the
 Cartesian product of `x`, `y`, and `z`.  If `x`,`y`, or `z` is a
 list or tuple, it is first converted to an ndarray, otherwise it is
 left unchanged and, if it isn't an ndarray, it is treated as a
 scalar.
 c : array_like
 Array of coefficients ordered so that the coefficients for terms of
 degree i,j are contained in ``c[i,j]``. If `c` has dimension
 greater than two the remaining indices enumerate multiple sets of
 coefficients.
 
 Returns
 -------
 values : ndarray, compatible object
 The values of the two dimensional polynomial at points in the Cartesian
 product of `x` and `y`.
 
 See Also
 --------
 legval, legval2d, leggrid2d, legval3d
 
 Notes
 -----
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 """
 return pu._gridnd(legval, c, x, y, z)
 
 
 def legvander(x, deg):
 """Pseudo-Vandermonde matrix of given degree.
 
 Returns the pseudo-Vandermonde matrix of degree `deg` and sample points
 `x`. The pseudo-Vandermonde matrix is defined by
 
 .. math:: V[..., i] = L_i(x)
 
 where `0 <= i <= deg`. The leading indices of `V` index the elements of
 `x` and the last index is the degree of the Legendre polynomial.
 
 If `c` is a 1-D array of coefficients of length `n + 1` and `V` is the
 array ``V = legvander(x, n)``, then ``np.dot(V, c)`` and
 ``legval(x, c)`` are the same up to roundoff. This equivalence is
 useful both for least squares fitting and for the evaluation of a large
 number of Legendre series of the same degree and sample points.
 
 Parameters
 ----------
 x : array_like
 Array of points. The dtype is converted to float64 or complex128
 depending on whether any of the elements are complex. If `x` is
 scalar it is converted to a 1-D array.
 deg : int
 Degree of the resulting matrix.
 
 Returns
 -------
 vander : ndarray
 The pseudo-Vandermonde matrix. The shape of the returned matrix is
 ``x.shape + (deg + 1,)``, where The last index is the degree of the
 corresponding Legendre polynomial.  The dtype will be the same as
 the converted `x`.
 
 """
 ideg = pu._deprecate_as_int(deg, "deg")
 if ideg < 0:
 raise ValueError("deg must be non-negative")
 
 x = np.array(x, copy=False, ndmin=1) + 0.0
 dims = (ideg + 1,) + x.shape
 dtyp = x.dtype
 v = np.empty(dims, dtype=dtyp)
 # Use forward recursion to generate the entries. This is not as accurate
 # as reverse recursion in this application but it is more efficient.
 v[0] = x*0 + 1
 if ideg > 0:
 v[1] = x
 for i in range(2, ideg + 1):
 v[i] = (v[i-1]*x*(2*i - 1) - v[i-2]*(i - 1))/i
 return np.moveaxis(v, 0, -1)
 
 
 def legvander2d(x, y, deg):
 """Pseudo-Vandermonde matrix of given degrees.
 
 Returns the pseudo-Vandermonde matrix of degrees `deg` and sample
 points `(x, y)`. The pseudo-Vandermonde matrix is defined by
 
 .. math:: V[..., (deg[1] + 1)*i + j] = L_i(x) * L_j(y),
 
 where `0 <= i <= deg[0]` and `0 <= j <= deg[1]`. The leading indices of
 `V` index the points `(x, y)` and the last index encodes the degrees of
 the Legendre polynomials.
 
 If ``V = legvander2d(x, y, [xdeg, ydeg])``, then the columns of `V`
 correspond to the elements of a 2-D coefficient array `c` of shape
 (xdeg + 1, ydeg + 1) in the order
 
 .. math:: c_{00}, c_{01}, c_{02} ... , c_{10}, c_{11}, c_{12} ...
 
 and ``np.dot(V, c.flat)`` and ``legval2d(x, y, c)`` will be the same
 up to roundoff. This equivalence is useful both for least squares
 fitting and for the evaluation of a large number of 2-D Legendre
 series of the same degrees and sample points.
 
 Parameters
 ----------
 x, y : array_like
 Arrays of point coordinates, all of the same shape. The dtypes
 will be converted to either float64 or complex128 depending on
 whether any of the elements are complex. Scalars are converted to
 1-D arrays.
 deg : list of ints
 List of maximum degrees of the form [x_deg, y_deg].
 
 Returns
 -------
 vander2d : ndarray
 The shape of the returned matrix is ``x.shape + (order,)``, where
 :math:`order = (deg[0]+1)*(deg[1]+1)`.  The dtype will be the same
 as the converted `x` and `y`.
 
 See Also
 --------
 legvander, legvander3d, legval2d, legval3d
 
 Notes
 -----
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 """
 return pu._vander_nd_flat((legvander, legvander), (x, y), deg)
 
 
 def legvander3d(x, y, z, deg):
 """Pseudo-Vandermonde matrix of given degrees.
 
 Returns the pseudo-Vandermonde matrix of degrees `deg` and sample
 points `(x, y, z)`. If `l, m, n` are the given degrees in `x, y, z`,
 then The pseudo-Vandermonde matrix is defined by
 
 .. math:: V[..., (m+1)(n+1)i + (n+1)j + k] = L_i(x)*L_j(y)*L_k(z),
 
 where `0 <= i <= l`, `0 <= j <= m`, and `0 <= j <= n`.  The leading
 indices of `V` index the points `(x, y, z)` and the last index encodes
 the degrees of the Legendre polynomials.
 
 If ``V = legvander3d(x, y, z, [xdeg, ydeg, zdeg])``, then the columns
 of `V` correspond to the elements of a 3-D coefficient array `c` of
 shape (xdeg + 1, ydeg + 1, zdeg + 1) in the order
 
 .. math:: c_{000}, c_{001}, c_{002},... , c_{010}, c_{011}, c_{012},...
 
 and ``np.dot(V, c.flat)`` and ``legval3d(x, y, z, c)`` will be the
 same up to roundoff. This equivalence is useful both for least squares
 fitting and for the evaluation of a large number of 3-D Legendre
 series of the same degrees and sample points.
 
 Parameters
 ----------
 x, y, z : array_like
 Arrays of point coordinates, all of the same shape. The dtypes will
 be converted to either float64 or complex128 depending on whether
 any of the elements are complex. Scalars are converted to 1-D
 arrays.
 deg : list of ints
 List of maximum degrees of the form [x_deg, y_deg, z_deg].
 
 Returns
 -------
 vander3d : ndarray
 The shape of the returned matrix is ``x.shape + (order,)``, where
 :math:`order = (deg[0]+1)*(deg[1]+1)*(deg[2]+1)`.  The dtype will
 be the same as the converted `x`, `y`, and `z`.
 
 See Also
 --------
 legvander, legvander3d, legval2d, legval3d
 
 Notes
 -----
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 """
 return pu._vander_nd_flat((legvander, legvander, legvander), (x, y, z), deg)
 
 
 def legfit(x, y, deg, rcond=None, full=False, w=None):
 """
 Least squares fit of Legendre series to data.
 
 Return the coefficients of a Legendre series of degree `deg` that is the
 least squares fit to the data values `y` given at points `x`. If `y` is
 1-D the returned coefficients will also be 1-D. If `y` is 2-D multiple
 fits are done, one for each column of `y`, and the resulting
 coefficients are stored in the corresponding columns of a 2-D return.
 The fitted polynomial(s) are in the form
 
 .. math::  p(x) = c_0 + c_1 * L_1(x) + ... + c_n * L_n(x),
 
 where `n` is `deg`.
 
 Parameters
 ----------
 x : array_like, shape (M,)
 x-coordinates of the M sample points ``(x[i], y[i])``.
 y : array_like, shape (M,) or (M, K)
 y-coordinates of the sample points. Several data sets of sample
 points sharing the same x-coordinates can be fitted at once by
 passing in a 2D-array that contains one dataset per column.
 deg : int or 1-D array_like
 Degree(s) of the fitting polynomials. If `deg` is a single integer
 all terms up to and including the `deg`'th term are included in the
 fit. For NumPy versions >= 1.11.0 a list of integers specifying the
 degrees of the terms to include may be used instead.
 rcond : float, optional
 Relative condition number of the fit. Singular values smaller than
 this relative to the largest singular value will be ignored. The
 default value is len(x)*eps, where eps is the relative precision of
 the float type, about 2e-16 in most cases.
 full : bool, optional
 Switch determining nature of return value. When it is False (the
 default) just the coefficients are returned, when True diagnostic
 information from the singular value decomposition is also returned.
 w : array_like, shape (`M`,), optional
 Weights. If not None, the weight ``w[i]`` applies to the unsquared
 residual ``y[i] - y_hat[i]`` at ``x[i]``. Ideally the weights are
 chosen so that the errors of the products ``w[i]*y[i]`` all have the
 same variance.  When using inverse-variance weighting, use
 ``w[i] = 1/sigma(y[i])``.  The default value is None.
 
 .. versionadded:: 1.5.0
 
 Returns
 -------
 coef : ndarray, shape (M,) or (M, K)
 Legendre coefficients ordered from low to high. If `y` was
 2-D, the coefficients for the data in column k of `y` are in
 column `k`. If `deg` is specified as a list, coefficients for
 terms not included in the fit are set equal to zero in the
 returned `coef`.
 
 [residuals, rank, singular_values, rcond] : list
 These values are only returned if ``full == True``
 
 - residuals -- sum of squared residuals of the least squares fit
 - rank -- the numerical rank of the scaled Vandermonde matrix
 - singular_values -- singular values of the scaled Vandermonde matrix
 - rcond -- value of `rcond`.
 
 For more details, see `numpy.linalg.lstsq`.
 
 Warns
 -----
 RankWarning
 The rank of the coefficient matrix in the least-squares fit is
 deficient. The warning is only raised if ``full == False``.  The
 warnings can be turned off by
 
 >>> import warnings
 >>> warnings.simplefilter('ignore', np.RankWarning)
 
 See Also
 --------
 numpy.polynomial.polynomial.polyfit
 numpy.polynomial.chebyshev.chebfit
 numpy.polynomial.laguerre.lagfit
 numpy.polynomial.hermite.hermfit
 numpy.polynomial.hermite_e.hermefit
 legval : Evaluates a Legendre series.
 legvander : Vandermonde matrix of Legendre series.
 legweight : Legendre weight function (= 1).
 numpy.linalg.lstsq : Computes a least-squares fit from the matrix.
 scipy.interpolate.UnivariateSpline : Computes spline fits.
 
 Notes
 -----
 The solution is the coefficients of the Legendre series `p` that
 minimizes the sum of the weighted squared errors
 
 .. math:: E = \\sum_j w_j^2 * |y_j - p(x_j)|^2,
 
 where :math:`w_j` are the weights. This problem is solved by setting up
 as the (typically) overdetermined matrix equation
 
 .. math:: V(x) * c = w * y,
 
 where `V` is the weighted pseudo Vandermonde matrix of `x`, `c` are the
 coefficients to be solved for, `w` are the weights, and `y` are the
 observed values.  This equation is then solved using the singular value
 decomposition of `V`.
 
 If some of the singular values of `V` are so small that they are
 neglected, then a `RankWarning` will be issued. This means that the
 coefficient values may be poorly determined. Using a lower order fit
 will usually get rid of the warning.  The `rcond` parameter can also be
 set to a value smaller than its default, but the resulting fit may be
 spurious and have large contributions from roundoff error.
 
 Fits using Legendre series are usually better conditioned than fits
 using power series, but much can depend on the distribution of the
 sample points and the smoothness of the data. If the quality of the fit
 is inadequate splines may be a good alternative.
 
 References
 ----------
 .. [1] Wikipedia, "Curve fitting",
 https://en.wikipedia.org/wiki/Curve_fitting
 
 Examples
 --------
 
 """
 return pu._fit(legvander, x, y, deg, rcond, full, w)
 
 
 def legcompanion(c):
 """Return the scaled companion matrix of c.
 
 The basis polynomials are scaled so that the companion matrix is
 symmetric when `c` is an Legendre basis polynomial. This provides
 better eigenvalue estimates than the unscaled case and for basis
 polynomials the eigenvalues are guaranteed to be real if
 `numpy.linalg.eigvalsh` is used to obtain them.
 
 Parameters
 ----------
 c : array_like
 1-D array of Legendre series coefficients ordered from low to high
 degree.
 
 Returns
 -------
 mat : ndarray
 Scaled companion matrix of dimensions (deg, deg).
 
 Notes
 -----
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 """
 # c is a trimmed copy
 [c] = pu.as_series([c])
 if len(c) < 2:
 raise ValueError('Series must have maximum degree of at least 1.')
 if len(c) == 2:
 return np.array([[-c[0]/c[1]]])
 
 n = len(c) - 1
 mat = np.zeros((n, n), dtype=c.dtype)
 scl = 1./np.sqrt(2*np.arange(n) + 1)
 top = mat.reshape(-1)[1::n+1]
 bot = mat.reshape(-1)[n::n+1]
 top[...] = np.arange(1, n)*scl[:n-1]*scl[1:n]
 bot[...] = top
 mat[:, -1] -= (c[:-1]/c[-1])*(scl/scl[-1])*(n/(2*n - 1))
 return mat
 
 
 def legroots(c):
 """
 Compute the roots of a Legendre series.
 
 Return the roots (a.k.a. "zeros") of the polynomial
 
 .. math:: p(x) = \\sum_i c[i] * L_i(x).
 
 Parameters
 ----------
 c : 1-D array_like
 1-D array of coefficients.
 
 Returns
 -------
 out : ndarray
 Array of the roots of the series. If all the roots are real,
 then `out` is also real, otherwise it is complex.
 
 See Also
 --------
 numpy.polynomial.polynomial.polyroots
 numpy.polynomial.chebyshev.chebroots
 numpy.polynomial.laguerre.lagroots
 numpy.polynomial.hermite.hermroots
 numpy.polynomial.hermite_e.hermeroots
 
 Notes
 -----
 The root estimates are obtained as the eigenvalues of the companion
 matrix, Roots far from the origin of the complex plane may have large
 errors due to the numerical instability of the series for such values.
 Roots with multiplicity greater than 1 will also show larger errors as
 the value of the series near such points is relatively insensitive to
 errors in the roots. Isolated roots near the origin can be improved by
 a few iterations of Newton's method.
 
 The Legendre series basis polynomials aren't powers of ``x`` so the
 results of this function may seem unintuitive.
 
 Examples
 --------
 >>> import numpy.polynomial.legendre as leg
 >>> leg.legroots((1, 2, 3, 4)) # 4L_3 + 3L_2 + 2L_1 + 1L_0, all real roots
 array([-0.85099543, -0.11407192,  0.51506735]) # may vary
 
 """
 # c is a trimmed copy
 [c] = pu.as_series([c])
 if len(c) < 2:
 return np.array([], dtype=c.dtype)
 if len(c) == 2:
 return np.array([-c[0]/c[1]])
 
 # rotated companion matrix reduces error
 m = legcompanion(c)[::-1,::-1]
 r = la.eigvals(m)
 r.sort()
 return r
 
 
 def leggauss(deg):
 """
 Gauss-Legendre quadrature.
 
 Computes the sample points and weights for Gauss-Legendre quadrature.
 These sample points and weights will correctly integrate polynomials of
 degree :math:`2*deg - 1` or less over the interval :math:`[-1, 1]` with
 the weight function :math:`f(x) = 1`.
 
 Parameters
 ----------
 deg : int
 Number of sample points and weights. It must be >= 1.
 
 Returns
 -------
 x : ndarray
 1-D ndarray containing the sample points.
 y : ndarray
 1-D ndarray containing the weights.
 
 Notes
 -----
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 The results have only been tested up to degree 100, higher degrees may
 be problematic. The weights are determined by using the fact that
 
 .. math:: w_k = c / (L'_n(x_k) * L_{n-1}(x_k))
 
 where :math:`c` is a constant independent of :math:`k` and :math:`x_k`
 is the k'th root of :math:`L_n`, and then scaling the results to get
 the right value when integrating 1.
 
 """
 ideg = pu._deprecate_as_int(deg, "deg")
 if ideg <= 0:
 raise ValueError("deg must be a positive integer")
 
 # first approximation of roots. We use the fact that the companion
 # matrix is symmetric in this case in order to obtain better zeros.
 c = np.array([0]*deg + [1])
 m = legcompanion(c)
 x = la.eigvalsh(m)
 
 # improve roots by one application of Newton
 dy = legval(x, c)
 df = legval(x, legder(c))
 x -= dy/df
 
 # compute the weights. We scale the factor to avoid possible numerical
 # overflow.
 fm = legval(x, c[1:])
 fm /= np.abs(fm).max()
 df /= np.abs(df).max()
 w = 1/(fm * df)
 
 # for Legendre we can also symmetrize
 w = (w + w[::-1])/2
 x = (x - x[::-1])/2
 
 # scale w to get the right value
 w *= 2. / w.sum()
 
 return x, w
 
 
 def legweight(x):
 """
 Weight function of the Legendre polynomials.
 
 The weight function is :math:`1` and the interval of integration is
 :math:`[-1, 1]`. The Legendre polynomials are orthogonal, but not
 normalized, with respect to this weight function.
 
 Parameters
 ----------
 x : array_like
 Values at which the weight function will be computed.
 
 Returns
 -------
 w : ndarray
 The weight function at `x`.
 
 Notes
 -----
 
 .. versionadded:: 1.7.0
 
 """
 w = x*0.0 + 1.0
 return w
 
 #
 # Legendre series class
 #
 
 class Legendre(ABCPolyBase):
 """A Legendre series class.
 
 The Legendre class provides the standard Python numerical methods
 '+', '-', '*', '//', '%', 'divmod', '**', and '()' as well as the
 attributes and methods listed in the `ABCPolyBase` documentation.
 
 Parameters
 ----------
 coef : array_like
 Legendre coefficients in order of increasing degree, i.e.,
 ``(1, 2, 3)`` gives ``1*P_0(x) + 2*P_1(x) + 3*P_2(x)``.
 domain : (2,) array_like, optional
 Domain to use. The interval ``[domain[0], domain[1]]`` is mapped
 to the interval ``[window[0], window[1]]`` by shifting and scaling.
 The default value is [-1, 1].
 window : (2,) array_like, optional
 Window, see `domain` for its use. The default value is [-1, 1].
 
 .. versionadded:: 1.6.0
 symbol : str, optional
 Symbol used to represent the independent variable in string
 representations of the polynomial expression, e.g. for printing.
 The symbol must be a valid Python identifier. Default value is 'x'.
 
 .. versionadded:: 1.24
 
 """
 # Virtual Functions
 _add = staticmethod(legadd)
 _sub = staticmethod(legsub)
 _mul = staticmethod(legmul)
 _div = staticmethod(legdiv)
 _pow = staticmethod(legpow)
 _val = staticmethod(legval)
 _int = staticmethod(legint)
 _der = staticmethod(legder)
 _fit = staticmethod(legfit)
 _line = staticmethod(legline)
 _roots = staticmethod(legroots)
 _fromroots = staticmethod(legfromroots)
 
 # Virtual properties
 domain = np.array(legdomain)
 window = np.array(legdomain)
 basis_name = 'P'
 
 |