Average Error: 44.0 → 0.2
Time: 1.4m
Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{2 \cdot a}\]
\[\frac{c}{\left(-b\right) - \sqrt{(-4 \cdot \left(a \cdot c\right) + \left(b \cdot b\right))_*}} \cdot 2\]

Error

Bits error versus a

Bits error versus b

Bits error versus c

Derivation

  1. Initial program 44.0

    \[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{2 \cdot a}\]
  2. Using strategy rm
  3. Applied flip-+44.0

    \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{\left(-b\right) \cdot \left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c} \cdot \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}}}{2 \cdot a}\]
  4. Applied associate-/l/44.0

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(-b\right) \cdot \left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c} \cdot \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{\left(2 \cdot a\right) \cdot \left(\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}\right)}}\]
  5. Simplified0.4

    \[\leadsto \frac{\color{blue}{4 \cdot \left(c \cdot a\right)}}{\left(2 \cdot a\right) \cdot \left(\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}\right)}\]
  6. Using strategy rm
  7. Applied associate-/r*0.2

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{\frac{4 \cdot \left(c \cdot a\right)}{2 \cdot a}}{\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}}\]
  8. Simplified0.2

    \[\leadsto \frac{\frac{4 \cdot \left(c \cdot a\right)}{2 \cdot a}}{\color{blue}{\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}}\]
  9. Using strategy rm
  10. Applied *-un-lft-identity0.2

    \[\leadsto \frac{\frac{4 \cdot \left(c \cdot a\right)}{2 \cdot a}}{\color{blue}{1 \cdot \left(\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}\right)}}\]
  11. Applied times-frac0.2

    \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{4}{2} \cdot \frac{c \cdot a}{a}}}{1 \cdot \left(\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}\right)}\]
  12. Applied times-frac0.2

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{\frac{4}{2}}{1} \cdot \frac{\frac{c \cdot a}{a}}{\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}}\]
  13. Simplified0.2

    \[\leadsto \color{blue}{2} \cdot \frac{\frac{c \cdot a}{a}}{\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}\]
  14. Simplified0.2

    \[\leadsto 2 \cdot \color{blue}{\frac{c}{\left(-b\right) - \sqrt{(-4 \cdot \left(c \cdot a\right) + \left(b \cdot b\right))_*}}}\]
  15. Final simplification0.2

    \[\leadsto \frac{c}{\left(-b\right) - \sqrt{(-4 \cdot \left(a \cdot c\right) + \left(b \cdot b\right))_*}} \cdot 2\]

Reproduce

herbie shell --seed 2018360 +o rules:numerics
(FPCore (a b c)
  :name "Quadratic roots, medium range"
  :pre (and (< 1.1102230246251565e-16 a 9007199254740992.0) (< 1.1102230246251565e-16 b 9007199254740992.0) (< 1.1102230246251565e-16 c 9007199254740992.0))
  (/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a)))

Details

Time bar (total: 1.2m)Debug log

start215.0ms

Algorithm
intervals

setup110.0ms

Pruning

1 alts after pruning (1 fresh and 0 done)

Merged error: 46.4b

localize27.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

42.4b
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
0.2b
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))
0.1b
(- (* b b) (* (* 4 a) c))
0.1b
(sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))

rewrite62.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 77
Calls

4 calls. Slowest were:

44.0ms
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))
8.0ms
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
5.0ms
(sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))

series219.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

79.0ms
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))
56.0ms
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
54.0ms
(sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))
29.0ms
(- (* b b) (* (* 4 a) c))

simplify2.3s

Counts
40 → 89
Calls

40 calls. Slowest were:

383.0ms
(sqrt (- (pow (* b b) 3) (pow (* (* 4 a) c) 3)))
328.0ms
(- (* (- b) (- b)) (* (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))
286.0ms
(+ (pow (- b) 3) (pow (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))) 3))

prune857.0ms

Pruning

3 alts after pruning (3 fresh and 0 done)

Merged error: 0.2b

localize15.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.3b
(/ (* 4 (* c a)) (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))
0.1b
(- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
0.1b
(* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))
0.1b
(- (* b b) (* (* 4 a) c))

rewrite39.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 157
Calls

4 calls. Slowest were:

17.0ms
(* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))
10.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))
7.0ms
(- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))

series316.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

165.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))
64.0ms
(* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))
60.0ms
(- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
26.0ms
(- (* b b) (* (* 4 a) c))

simplify20.5s

Counts
143 → 169
Calls

143 calls. Slowest were:

1.1s
(/ (* (* (* 4 (* c a)) (* 4 (* c a))) (* 4 (* c a))) (* (* (* (* 2 a) (* 2 a)) (* 2 a)) (* (* (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))))
924.0ms
(/ (* (* (* 4 (* c a)) (* 4 (* c a))) (* 4 (* c a))) (* (* (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))) (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))) (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))))
527.0ms
(+ (* (- b) (- b)) (+ (* (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))

prune2.6s

Pruning

9 alts after pruning (9 fresh and 0 done)

Merged error: 0b

localize36.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.2b
(/ (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a)) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))))
0.1b
(- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))
0.1b
(/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))
0.1b
(fma (* a -4) c (* b b))

rewrite39.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 133
Calls

4 calls. Slowest were:

20.0ms
(/ (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a)) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))))
9.0ms
(- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))
7.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))

series686.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

452.0ms
(- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))
176.0ms
(/ (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a)) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))))
49.0ms
(fma (* a -4) c (* b b))
8.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))

simplify37.1s

Counts
149 → 145
Calls

149 calls. Slowest were:

1.1s
(sqrt (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a)))
1.1s
(* (cbrt (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))) (cbrt (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))))
1.1s
(/ (* (cbrt (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))) (cbrt (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a)))) (+ (sqrt (- b)) (sqrt (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))))

prune2.2s

Pruning

7 alts after pruning (7 fresh and 0 done)

Merged error: 0b

localize19.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.2b
(/ c (- (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))))
0.1b
(- (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))))
0.1b
(fma -4 (* c a) (* b b))
0.1b
(sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))

rewrite10.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 90
Calls

4 calls. Slowest were:

5.0ms
(- (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))))
3.0ms
(/ c (- (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))))
1.0ms
(sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))

series330.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

137.0ms
(/ c (- (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))))
74.0ms
(- (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))))
68.0ms
(sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))
51.0ms
(fma -4 (* c a) (* b b))

simplify2.8s

Counts
80 → 102
Calls

80 calls. Slowest were:

652.0ms
(+ (* (- b) (- b)) (+ (* (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))) (* (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))))))
67.0ms
(fma (sqrt (- b)) (sqrt (- b)) (- (* (sqrt (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))) (sqrt (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))))))
61.0ms
(fma (* (cbrt (- b)) (cbrt (- b))) (cbrt (- b)) (- (* (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))) (sqrt 1))))

prune1.4s

Pruning

6 alts after pruning (5 fresh and 1 done)

Merged error: 0b

regimes260.0ms

Accuracy

0% (0.1b remaining)

Error of 0.2b against oracle of 0.0b and baseline of 0.2b

bsearch3.0ms