Average Error: 0.2 → 0.0
Time: 35.7s
Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)\right) - 1\]
\[\left((\left(\left(a \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot b\right)\right) \cdot 2 + \left({a}^{4} + {b}^{4}\right))_* + 4 \cdot \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right) + \left(a + 1\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right) - 1\]

Error

Bits error versus a

Bits error versus b

Derivation

  1. Initial program 0.2

    \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)\right) - 1\]
  2. Taylor expanded around -inf 0.0

    \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({b}^{4} + \left({a}^{4} + 2 \cdot \left({a}^{2} \cdot {b}^{2}\right)\right)\right)} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)\right) - 1\]
  3. Simplified0.0

    \[\leadsto \left(\color{blue}{(\left(\left(a \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot b\right)\right) \cdot 2 + \left({b}^{4} + {a}^{4}\right))_*} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)\right) - 1\]
  4. Final simplification0.0

    \[\leadsto \left((\left(\left(a \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot b\right)\right) \cdot 2 + \left({a}^{4} + {b}^{4}\right))_* + 4 \cdot \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right) + \left(a + 1\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right) - 1\]

Reproduce

herbie shell --seed 2018365 +o rules:numerics
(FPCore (a b)
  :name "Bouland and Aaronson, Equation (25)"
  (- (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))) 1))

Details

Time bar (total: 29.5s)Debug log

start284.0ms

Algorithm
intervals

setup287.0ms

Pruning

2 alts after pruning (2 fresh and 0 done)

Merged error: 0.2b

localize47.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.3b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.3b
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
0.0b
(* (* a a) (+ 1 a))
0.0b
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))

rewrite28.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 82
Calls

4 calls. Slowest were:

16.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
4.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
3.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))

series180.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

89.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
39.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
31.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
21.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))

simplify5.6s

Counts
48 → 94
Calls

48 calls. Slowest were:

1.1s
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
618.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
449.0ms
(* 4 (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))

prune1.9s

Pruning

4 alts after pruning (4 fresh and 0 done)

Merged error: 0b

localize51.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.3b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.1b
(* (* a b) (* a b))
0.0b
(* (* a a) (+ 1 a))
0.0b
(+ (fma (* (* a b) (* a b)) 2 (+ (pow b 4) (pow a 4))) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))

rewrite33.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 81
Calls

4 calls. Slowest were:

9.0ms
(+ (fma (* (* a b) (* a b)) 2 (+ (pow b 4) (pow a 4))) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
8.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
7.0ms
(* (* a b) (* a b))

series188.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

86.0ms
(+ (fma (* (* a b) (* a b)) 2 (+ (pow b 4) (pow a 4))) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
39.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
36.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
27.0ms
(* (* a b) (* a b))

simplify5.9s

Counts
46 → 93
Calls

46 calls. Slowest were:

1000.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
717.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
648.0ms
(* (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)) (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)))

prune2.1s

Pruning

4 alts after pruning (3 fresh and 1 done)

Merged error: 0b

localize34.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

9.7b
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))
0.3b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.2b
(fma (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
0.0b
(* (* a a) (+ 1 a))

rewrite21.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 71
Calls

4 calls. Slowest were:

8.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
7.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
4.0ms
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))

series202.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

113.0ms
(fma (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
36.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
28.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
25.0ms
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))

simplify4.4s

Counts
40 → 83
Calls

40 calls. Slowest were:

1.0s
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
625.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
430.0ms
(- (+ (* 4 (pow a 2)) (* 4 (pow b 2))) (* 12 (* a (pow b 2))))

prune1.8s

Pruning

4 alts after pruning (2 fresh and 2 done)

Merged error: 0b

localize18.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

9.7b
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))
0.3b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.3b
(* (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
0.0b
(* (* a a) (+ 1 a))

rewrite38.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 88
Calls

4 calls. Slowest were:

19.0ms
(* (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
8.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
6.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))

series140.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

40.0ms
(* (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
35.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
34.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
31.0ms
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))

simplify4.5s

Counts
56 → 100
Calls

56 calls. Slowest were:

900.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
816.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
623.0ms
(* (* (* (fma b b (* a a)) (fma b b (* a a))) (fma b b (* a a))) (* (* (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2)))

prune1.7s

Pruning

4 alts after pruning (1 fresh and 3 done)

Merged error: 0b

regimes103.0ms

Accuracy

0% (0.0b remaining)

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

bsearch3.0ms