Average Error: 52.3 → 0.1
Time: 1.2m
Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{2 \cdot a}\]
\[\frac{2 \cdot c}{\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}\]

Error

Bits error versus a

Bits error versus b

Bits error versus c

Derivation

  1. Initial program 52.3

    \[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{2 \cdot a}\]
  2. Using strategy rm
  3. Applied flip-+52.3

    \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{\left(-b\right) \cdot \left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c} \cdot \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}}}{2 \cdot a}\]
  4. Applied associate-/l/52.3

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(-b\right) \cdot \left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c} \cdot \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{\left(2 \cdot a\right) \cdot \left(\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}\right)}}\]
  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. Taylor expanded around 0 0.1

    \[\leadsto \frac{\color{blue}{2 \cdot c}}{\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}\]
  10. Final simplification0.1

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

Reproduce

herbie shell --seed 2019004 +o rules:numerics
(FPCore (a b c)
  :name "Quadratic roots, wide range"
  :pre (and (< 4.930380657631324e-32 a 2.028240960365167e+31) (< 4.930380657631324e-32 b 2.028240960365167e+31) (< 4.930380657631324e-32 c 2.028240960365167e+31))
  (/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a)))

Details

Time bar (total: 1.2m)Debug log

sample295.0ms

Algorithm
intervals

simplify100.0ms

Counts
1 → 1
Calls

1 calls. Slowest were:

100.0ms
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))

prune14.0ms

Pruning

1 alts after pruning (1 fresh and 0 done)

Merged error: 51.6b

localize25.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

27.2b
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
0.1b
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))
0.1b
(- (* b b) (* (* 4 a) c))
0.0b
(sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))

rewrite60.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 77
Calls

4 calls. Slowest were:

27.0ms
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))
16.0ms
(- (* b b) (* (* 4 a) c))
7.0ms
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))

series250.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

78.0ms
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))
74.0ms
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
68.0ms
(sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))
29.0ms
(- (* b b) (* (* 4 a) c))

simplify2.5s

Counts
40 → 89
Calls

40 calls. Slowest were:

429.0ms
(sqrt (- (pow (* b b) 3) (pow (* (* 4 a) c) 3)))
376.0ms
(- (* (- b) (- b)) (* (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))
211.0ms
(+ (pow (- b) 3) (pow (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))) 3))

prune743.0ms

Pruning

3 alts after pruning (3 fresh and 0 done)

Merged error: 0.1b

localize29.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.4b
(/ (* 4 (* c a)) (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))
0.1b
(- (* 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)))))

rewrite50.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 157
Calls

4 calls. Slowest were:

27.0ms
(* (* 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))))

series331.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

151.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))
96.0ms
(* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))
56.0ms
(- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
28.0ms
(- (* b b) (* (* 4 a) c))

simplify19.4s

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)))))))
821.0ms
(/ (* (* (* 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)))))))
595.0ms
(* (fma (- (cbrt (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))) (* (cbrt (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (cbrt (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))) (* (cbrt (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* (cbrt (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (cbrt (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))) (* 2 a))

prune2.0s

Pruning

8 alts after pruning (8 fresh and 0 done)

Merged error: 0b

localize16.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

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

rewrite32.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 133
Calls

4 calls. Slowest were:

17.0ms
(/ (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a)) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))))
8.0ms
(- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))
3.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))

series321.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

174.0ms
(/ (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a)) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))))
88.0ms
(- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))
52.0ms
(fma (* a -4) c (* b b))
7.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))

simplify34.5s

Counts
149 → 145
Calls

149 calls. Slowest were:

1.2s
(/ (* (cbrt (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))) (cbrt (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a)))) (+ (sqrt (- b)) (sqrt (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))))
1.1s
(/ (/ (* (* (* 4 (* c a)) (* 4 (* c a))) (* 4 (* c a))) (* (* (* 2 a) (* 2 a)) (* 2 a))) (* (* (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))))
1.1s
(/ (sqrt (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))) (sqrt (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))))

prune1.7s

Pruning

5 alts after pruning (5 fresh and 0 done)

Merged error: 0b

localize5.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.1b
(fma (* a -4) c (* b b))
0.1b
(- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))
0.1b
(/ (* 2 c) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))))
0.0b
(sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))

rewrite14.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 99
Calls

4 calls. Slowest were:

7.0ms
(/ (* 2 c) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))))
5.0ms
(- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))
1.0ms
(sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))

series264.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

142.0ms
(/ (* 2 c) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))))
53.0ms
(- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))
39.0ms
(sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))
29.0ms
(fma (* a -4) c (* b b))

simplify3.5s

Counts
94 → 111
Calls

94 calls. Slowest were:

481.0ms
(+ (* (- b) (- b)) (+ (* (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))) (* (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))))
73.0ms
(fma 1 (- b) (- (* (sqrt (cbrt (fma (* a -4) c (* b b)))) (sqrt (* (cbrt (fma (* a -4) c (* b b))) (cbrt (fma (* a -4) c (* b b))))))))
66.0ms
(/ (* (* (* 2 c) (* 2 c)) (* 2 c)) (* (* (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))))

prune1.2s

Pruning

5 alts after pruning (4 fresh and 1 done)

Merged error: 0b

regimes154.0ms

Accuracy

0% (0.1b remaining)

Error of 0.1b against oracle of 0.0b and baseline of 0.1b

bsearch3.0ms

end0.0ms

sample6.3s

Algorithm
intervals