Complementando a resposta do Marcos Banik.
Um número do ponto flutuante do tipo double (64 bits) pode ser, grosso modo, resumido em 3 partes:
Ponto flutuante tipo double: sinal (1bit), ordem de magnitude (11 bits) e precisão (52 bits)
Isso dá para representar ordens de magnitude de cerca de 10^308
mas com uma precisão de cerca de 16
dígitos (detalhes sobre como o pacote base do R
lida com números podem ser vistos na ajuda ?.Machine
), além disso números irracionais ou cujo denominador não sejam potência de 2 são aproximados.
Então veja que um número muito grande pode ser representado pelo double
, mas não com tanta precisão. Isto pode gerar grandes problemas com operações como soma e subtração. Os números calculados na fórmula variancia
são da ordem de (10^12)^2=10^24
no terceiro exemplo, e só temos 52 bits para representar dígitos significantes (os demais são imprecisos). Quando subtraímos um do outro, eliminamos os "dígitos bons" e só sobram os "dígitos ruins", causando o resultado absurdo.
Uma forma de solucionar o problema é buscar algoritmos mais estáveis para ponto flutuante, como os que o Marcos propôs. Mas supondo que isso não seja possível, você pode utilizar números de precisão arbitrária.
No R
o pacote Rmpfr (Multiple Precision Floating-Point Reliable) fornece números com precisão arbitrária (ao custo de gastar mais memória e tempo de execução, então dependendo do seu computador e do problema, nem sempre é possível).
Então, caso não fosse possível de alguma forma melhorar o algoritmo de cálculo da fórmula variancia
, poderíamos utilizar o Rmpfr
. Precisaríamos de mais de 30 dígitos de precisão, o que daria mais de log2(10^30)=99.65
bits. Arredondando para 128 bits:
library(Rmpfr)
x2.mpfr <- mpfr(x2, 128)
variancia(x2.mpfr)
1 'mpfr' number of precision 128 bits
[1] 0.0831672741323709434253943823576340475867