Average Error: 33.6 → 6.3
Time: 33.7s
Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}{3 \cdot a}\]
\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \le -2.687654240788987 \cdot 10^{+144}:\\ \;\;\;\;(\frac{-2}{3} \cdot \left(\frac{b}{a}\right) + \left(\frac{c}{\frac{b}{\frac{1}{2}}}\right))_*\\ \mathbf{elif}\;b \le 1.7618946534600747 \cdot 10^{-308}:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\sqrt{b \cdot b - c \cdot \left(a \cdot 3\right)} + \left(-b\right)}{3}}{a}\\ \mathbf{elif}\;b \le 1.7958087442557617 \cdot 10^{+106}:\\ \;\;\;\;\frac{c}{\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -3\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{c}{b} \cdot \frac{-1}{2}\\ \end{array}\]

Error

Bits error versus a

Bits error versus b

Bits error versus c

Bits error versus d

Derivation

  1. Split input into 4 regimes
  2. if b < -2.687654240788987e+144

    1. Initial program 57.4

      \[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}{3 \cdot a}\]
    2. Taylor expanded around -inf 3.1

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{2} \cdot \frac{c}{b} - \frac{2}{3} \cdot \frac{b}{a}}\]
    3. Simplified3.1

      \[\leadsto \color{blue}{(\frac{-2}{3} \cdot \left(\frac{b}{a}\right) + \left(\frac{c}{\frac{b}{\frac{1}{2}}}\right))_*}\]

    if -2.687654240788987e+144 < b < 1.7618946534600747e-308

    1. Initial program 8.4

      \[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}{3 \cdot a}\]
    2. Using strategy rm
    3. Applied associate-/r*8.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}{3}}{a}}\]

    if 1.7618946534600747e-308 < b < 1.7958087442557617e+106

    1. Initial program 32.4

      \[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}{3 \cdot a}\]
    2. Using strategy rm
    3. Applied flip-+32.5

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{\left(-b\right) \cdot \left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c} \cdot \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}{\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}}}{3 \cdot a}\]
    4. Applied associate-/l/36.8

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(-b\right) \cdot \left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c} \cdot \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}{\left(3 \cdot a\right) \cdot \left(\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}\right)}}\]
    5. Simplified20.1

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{3 \cdot \left(c \cdot a\right)}}{\left(3 \cdot a\right) \cdot \left(\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}\right)}\]
    6. Using strategy rm
    7. Applied times-frac16.1

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{3}{3 \cdot a} \cdot \frac{c \cdot a}{\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}}\]
    8. Simplified16.0

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{a}} \cdot \frac{c \cdot a}{\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}\]
    9. Simplified16.0

      \[\leadsto \frac{1}{a} \cdot \color{blue}{\frac{c \cdot a}{\left(-b\right) - \sqrt{(-3 \cdot \left(c \cdot a\right) + \left(b \cdot b\right))_*}}}\]
    10. Using strategy rm
    11. Applied pow116.0

      \[\leadsto \frac{1}{a} \cdot \color{blue}{{\left(\frac{c \cdot a}{\left(-b\right) - \sqrt{(-3 \cdot \left(c \cdot a\right) + \left(b \cdot b\right))_*}}\right)}^{1}}\]
    12. Applied pow116.0

      \[\leadsto \color{blue}{{\left(\frac{1}{a}\right)}^{1}} \cdot {\left(\frac{c \cdot a}{\left(-b\right) - \sqrt{(-3 \cdot \left(c \cdot a\right) + \left(b \cdot b\right))_*}}\right)}^{1}\]
    13. Applied pow-prod-down16.0

      \[\leadsto \color{blue}{{\left(\frac{1}{a} \cdot \frac{c \cdot a}{\left(-b\right) - \sqrt{(-3 \cdot \left(c \cdot a\right) + \left(b \cdot b\right))_*}}\right)}^{1}}\]
    14. Simplified8.2

      \[\leadsto {\color{blue}{\left(\frac{c}{\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -3\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}\right)}}^{1}\]

    if 1.7958087442557617e+106 < b

    1. Initial program 59.0

      \[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(3 \cdot a\right) \cdot c}}{3 \cdot a}\]
    2. Taylor expanded around inf 2.3

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{-1}{2} \cdot \frac{c}{b}}\]
  3. Recombined 4 regimes into one program.
  4. Final simplification6.3

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \le -2.687654240788987 \cdot 10^{+144}:\\ \;\;\;\;(\frac{-2}{3} \cdot \left(\frac{b}{a}\right) + \left(\frac{c}{\frac{b}{\frac{1}{2}}}\right))_*\\ \mathbf{elif}\;b \le 1.7618946534600747 \cdot 10^{-308}:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\sqrt{b \cdot b - c \cdot \left(a \cdot 3\right)} + \left(-b\right)}{3}}{a}\\ \mathbf{elif}\;b \le 1.7958087442557617 \cdot 10^{+106}:\\ \;\;\;\;\frac{c}{\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -3\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{c}{b} \cdot \frac{-1}{2}\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2018360 +o rules:numerics
(FPCore (a b c d)
  :name "Cubic critical"
  (/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))) (* 3 a)))

Details

Time bar (total: 25.8s)Debug log

start163.0ms

Algorithm
intervals

setup119.0ms

Pruning

2 alts after pruning (2 fresh and 0 done)

Merged error: 34.6b

localize34.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

24.4b
(sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))
1.0b
(- (* b b) (* (* 3 a) c))
0.9b
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))
0.2b
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))) (* 3 a))

rewrite42.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 77
Calls

4 calls. Slowest were:

30.0ms
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))) (* 3 a))
6.0ms
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))
3.0ms
(sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))

series233.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

91.0ms
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))) (* 3 a))
55.0ms
(sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))
54.0ms
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))
33.0ms
(- (* b b) (* (* 3 a) c))

simplify2.5s

Counts
40 → 89
Calls

40 calls. Slowest were:

377.0ms
(sqrt (- (pow (* b b) 3) (pow (* (* 3 a) c) 3)))
327.0ms
(- (* (- b) (- b)) (* (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))))
223.0ms
(+ (pow (- b) 3) (pow (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))) 3))

prune1.1s

Pruning

10 alts after pruning (10 fresh and 0 done)

Merged error: 5.6b

localize15.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

24.4b
(sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))
15.7b
(/ (* 3 (* c a)) (* (* 3 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))))
1.0b
(- (* b b) (* (* 3 a) c))
0.8b
(- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))

rewrite39.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 99
Calls

4 calls. Slowest were:

16.0ms
(/ (* 3 (* c a)) (* (* 3 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))))
13.0ms
(- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))
4.0ms
(- (* b b) (* (* 3 a) c))

series286.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

123.0ms
(/ (* 3 (* c a)) (* (* 3 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))))
66.0ms
(sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))
57.0ms
(- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))
39.0ms
(- (* b b) (* (* 3 a) c))

simplify8.3s

Counts
86 → 111
Calls

86 calls. Slowest were:

1.4s
(/ (* (* (* 3 (* c a)) (* 3 (* c a))) (* 3 (* c a))) (* (* (* (* 3 a) (* 3 a)) (* 3 a)) (* (* (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))))))
1.3s
(/ (* (* (* 3 (* c a)) (* 3 (* c a))) (* 3 (* c a))) (* (* (* (* 3 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))) (* (* 3 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))))) (* (* 3 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))))))
376.0ms
(+ (* (- b) (- b)) (+ (* (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c)))) (* (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 3 a) c))))))

prune1.9s

Pruning

11 alts after pruning (11 fresh and 0 done)

Merged error: 5.5b

localize35.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

24.4b
(sqrt (fma -3 (* c a) (* b b)))
10.2b
(/ (* c a) (- (- b) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b)))))
3.8b
(* (/ 1 a) (/ (* c a) (- (- b) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b))))))
1.1b
(fma -3 (* c a) (* b b))

rewrite35.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 87
Calls

4 calls. Slowest were:

17.0ms
(* (/ 1 a) (/ (* c a) (- (- b) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b))))))
14.0ms
(/ (* c a) (- (- b) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b)))))
2.0ms
(sqrt (fma -3 (* c a) (* b b)))

series346.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

148.0ms
(/ (* c a) (- (- b) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b)))))
100.0ms
(* (/ 1 a) (/ (* c a) (- (- b) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b))))))
51.0ms
(fma -3 (* c a) (* b b))
48.0ms
(sqrt (fma -3 (* c a) (* b b)))

simplify3.7s

Counts
61 → 99
Calls

61 calls. Slowest were:

589.0ms
(+ (* (- b) (- b)) (+ (* (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b))) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b)))) (* (- b) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b))))))
540.0ms
(+ (* (- b) (- b)) (+ (* (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b))) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b)))) (* (- b) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b))))))
357.0ms
(+ (log (/ 1 a)) (- (log (* c a)) (log (- (- b) (sqrt (fma -3 (* c a) (* b b)))))))

prune1.6s

Pruning

8 alts after pruning (8 fresh and 0 done)

Merged error: 5.5b

localize33.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

24.4b
(sqrt (fma (* a -3) c (* b b)))
0.8b
(- (- b) (sqrt (fma (* a -3) c (* b b))))
0.1b
(/ c (- (- b) (sqrt (fma (* a -3) c (* b b)))))
0.1b
(fma (* a -3) c (* b b))

rewrite18.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 90
Calls

4 calls. Slowest were:

9.0ms
(- (- b) (sqrt (fma (* a -3) c (* b b))))
5.0ms
(/ c (- (- b) (sqrt (fma (* a -3) c (* b b)))))
2.0ms
(sqrt (fma (* a -3) c (* b b)))

series276.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

119.0ms
(/ c (- (- b) (sqrt (fma (* a -3) c (* b b)))))
67.0ms
(sqrt (fma (* a -3) c (* b b)))
61.0ms
(- (- b) (sqrt (fma (* a -3) c (* b b))))
29.0ms
(fma (* a -3) c (* b b))

simplify2.7s

Counts
80 → 102
Calls

80 calls. Slowest were:

456.0ms
(+ (* (- b) (- b)) (+ (* (sqrt (fma (* a -3) c (* b b))) (sqrt (fma (* a -3) c (* b b)))) (* (- b) (sqrt (fma (* a -3) c (* b b))))))
86.0ms
(- (* 3/2 (/ (* a c) b)) (* 2 b))
76.0ms
(fma 1 (- b) (- (* (sqrt (fma (* a -3) c (* b b))) 1)))

prune1.4s

Pruning

9 alts after pruning (8 fresh and 1 done)

Merged error: 5.4b

regimes313.0ms

Accuracy

96% (0.9b remaining)

Error of 6.3b against oracle of 5.4b and baseline of 29.0b

bsearch499.0ms