Average Error: 0.2 → 0.0
Time: 31.4s
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 2019004 +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: 30.9s)Debug log

sample235.0ms

Algorithm
intervals

simplify197.0ms

Counts
1 → 1
Calls

1 calls. Slowest were:

197.0ms
(- (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))) 1)

prune14.0ms

Pruning

1 alts after pruning (1 fresh and 0 done)

Merged error: 0.2b

localize55.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.4b
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
0.1b
(* (* a a) (+ 1 a))
0.0b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.0b
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))

rewrite32.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 82
Calls

4 calls. Slowest were:

20.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
4.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
4.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))

series171.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

72.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
36.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
33.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
30.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)

simplify5.1s

Counts
48 → 94
Calls

48 calls. Slowest were:

912.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
682.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
345.0ms
(* (* (* b b) (- 1 (* 3 a))) 4)

prune1.3s

Pruning

3 alts after pruning (3 fresh and 0 done)

Merged error: 0.0b

localize35.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

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

rewrite34.0ms

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
(* (* a b) (* a b))
8.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))

series193.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

74.0ms
(+ (fma (* (* a b) (* a b)) 2 (+ (pow b 4) (pow a 4))) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
48.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
41.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
29.0ms
(* (* a b) (* a b))

simplify5.9s

Counts
46 → 93
Calls

46 calls. Slowest were:

1.4s
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
668.0ms
(* (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)) (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)))
641.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))

prune1.5s

Pruning

3 alts after pruning (2 fresh and 1 done)

Merged error: 0.0b

localize18.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

9.8b
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))
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))))))
0.1b
(* (* a a) (+ 1 a))
0.0b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))

rewrite14.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 71
Calls

4 calls. Slowest were:

7.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
4.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
2.0ms
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))

series164.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

82.0ms
(fma (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
34.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
24.0ms
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))
24.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))

simplify4.2s

Counts
40 → 83
Calls

40 calls. Slowest were:

896.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
714.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
312.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))

prune1.4s

Pruning

3 alts after pruning (1 fresh and 2 done)

Merged error: 0.0b

localize27.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

9.8b
(sqrt (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))))
9.8b
(sqrt (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))))
0.4b
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
0.4b
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)

rewrite81.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 64
Calls

4 calls. Slowest were:

33.0ms
(sqrt (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))))
32.0ms
(sqrt (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))))
9.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)

series283.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

114.0ms
(sqrt (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))))
112.0ms
(sqrt (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))))
28.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
28.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)

simplify3.4s

Counts
34 → 76
Calls

34 calls. Slowest were:

280.0ms
(sqrt (- (* (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (pow (+ (* a a) (* b b)) 2)) (* (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))))
269.0ms
(sqrt (- (* (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (pow (+ (* a a) (* b b)) 2)) (* (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))))
267.0ms
(- (* 2 b) (+ (* 3 (* a b)) (* 15/8 (* (pow a 2) b))))

prune1.1s

Pruning

3 alts after pruning (0 fresh and 3 done)

Merged error: 0.0b

regimes161.0ms

Accuracy

0% (0.0b remaining)

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

bsearch3.0ms

end0.0ms

sample5.2s

Algorithm
intervals