Average Error: 0.2 → 0.0
Time: 18.8s
Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1\]
\[\left(4 \cdot \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right) + \left(1 - a\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\right) + (\left(\left(a \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot b\right)\right) \cdot 2 + \left({a}^{4} + {b}^{4}\right))_*\right) - 1\]

Error

Bits error versus a

Bits error versus b

Derivation

  1. Initial program 0.2

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

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

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

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

Reproduce

herbie shell --seed 2019002 +o rules:numerics
(FPCore (a b)
  :name "Bouland and Aaronson, Equation (24)"
  (- (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a))))) 1))

Details

Time bar (total: 18.4s)Debug log

sample220.0ms

Algorithm
intervals

simplify498.0ms

Counts
1 → 1
Calls

1 calls. Slowest were:

498.0ms
(- (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a))))) 1)

prune13.0ms

Pruning

1 alts after pruning (1 fresh and 0 done)

Merged error: 0.2b

localize42.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.8b
(* (* b b) (+ 3 a))
0.3b
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
0.1b
(* (* a a) (- 1 a))
0.0b
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a)))))

rewrite50.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 82
Calls

4 calls. Slowest were:

33.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a)))))
7.0ms
(* (* a a) (- 1 a))
4.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)

series148.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

78.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a)))))
27.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))
24.0ms
(* (* a a) (- 1 a))
19.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)

simplify2.6s

Counts
48 → 94
Calls

48 calls. Slowest were:

486.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (- 1 a) (- 1 a)) (- 1 a)))
306.0ms
(* (* (* b b) (+ 3 a)) 4)
299.0ms
(* 4 (* (* b b) (+ 3 a)))

prune1.1s

Pruning

3 alts after pruning (2 fresh and 1 done)

Merged error: 0.0b

localize31.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.8b
(* (* b b) (+ 3 a))
0.1b
(* (* a b) (* a b))
0.1b
(* (* 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) (+ 3 a)))))

rewrite16.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 81
Calls

4 calls. Slowest were:

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

series134.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

67.0ms
(+ (fma (* (* a b) (* a b)) 2 (+ (pow b 4) (pow a 4))) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a)))))
31.0ms
(* (* a a) (- 1 a))
18.0ms
(* (* a b) (* a b))
17.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))

simplify2.9s

Counts
46 → 93
Calls

46 calls. Slowest were:

599.0ms
(* (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)) (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)))
412.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (- 1 a) (- 1 a)) (- 1 a)))
291.0ms
(* (* (* b b) (+ 3 a)) 4)

prune1.2s

Pruning

3 alts after pruning (2 fresh and 1 done)

Merged error: 0.0b

localize11.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.8b
(* (* b b) (+ 3 a))
0.2b
(fma (fma b b (* a a)) (+ (* a a) (* b b)) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a)))))
0.1b
(* (* a a) (- 1 a))
0.0b
(fma b b (* a a))

rewrite12.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 64
Calls

4 calls. Slowest were:

6.0ms
(* (* a a) (- 1 a))
5.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))
0.0ms
(fma (fma b b (* a a)) (+ (* a a) (* b b)) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a)))))

series133.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

68.0ms
(fma (fma b b (* a a)) (+ (* a a) (* b b)) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a)))))
27.0ms
(* (* a a) (- 1 a))
20.0ms
(fma b b (* a a))
18.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))

simplify1.2s

Counts
34 → 76
Calls

34 calls. Slowest were:

418.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (- 1 a) (- 1 a)) (- 1 a)))
136.0ms
(+ (pow b 4) (+ (* 2 (* (pow a 2) (pow b 2))) (pow a 4)))
127.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (+ 3 a) (+ 3 a)) (+ 3 a)))

prune779.0ms

Pruning

3 alts after pruning (2 fresh and 1 done)

Merged error: 0b

localize28.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.8b
(* (* b b) (+ 3 a))
0.2b
(fma (fma b b (* a a)) (+ (* a a) (* b b)) (* 4 (+ (* (* (* a a) (* (cbrt (- 1 a)) (cbrt (- 1 a)))) (cbrt (- 1 a))) (* (* b b) (+ 3 a)))))
0.1b
(cbrt (- 1 a))
0.1b
(cbrt (- 1 a))

rewrite7.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 61
Calls

4 calls. Slowest were:

6.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))
1.0ms
(cbrt (- 1 a))
1.0ms
(cbrt (- 1 a))

series149.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

66.0ms
(fma (fma b b (* a a)) (+ (* a a) (* b b)) (* 4 (+ (* (* (* a a) (* (cbrt (- 1 a)) (cbrt (- 1 a)))) (cbrt (- 1 a))) (* (* b b) (+ 3 a)))))
33.0ms
(cbrt (- 1 a))
32.0ms
(cbrt (- 1 a))
18.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))

simplify1.5s

Counts
32 → 73
Calls

32 calls. Slowest were:

204.0ms
(- (exp (* 1/3 (- (log -1) (log (/ 1 a))))) (+ (* 1/9 (/ (exp (* 1/3 (- (log -1) (log (/ 1 a))))) (pow a 2))) (* 1/3 (/ (exp (* 1/3 (- (log -1) (log (/ 1 a))))) a))))
204.0ms
(- (exp (* 1/3 (- (log -1) (log (/ 1 a))))) (+ (* 1/9 (/ (exp (* 1/3 (- (log -1) (log (/ 1 a))))) (pow a 2))) (* 1/3 (/ (exp (* 1/3 (- (log -1) (log (/ 1 a))))) a))))
139.0ms
(- 1 (+ (* 1/9 (pow a 2)) (* 1/3 a)))

prune957.0ms

Pruning

3 alts after pruning (1 fresh and 2 done)

Merged error: 0b

regimes83.0ms

Accuracy

0% (0.0b remaining)

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

bsearch3.0ms

end0.0ms

sample4.6s

Algorithm
intervals