Average Error: 0.2 → 0.0
Time: 30.8s
Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)\right) - 1\]
\[\left((\left(e^{\log \left(\left(a \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot b\right)\right)}\right) \cdot 2 + \left({b}^{4} + {a}^{4}\right))_* + \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - a \cdot 3\right)\right) \cdot 4\right) - 1\]

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. Using strategy rm
  5. Applied add-exp-log0.0

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

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

Reproduce

herbie shell --seed 2019005 +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: 30.2s)Debug log

sample211.0ms

Algorithm
intervals

simplify190.0ms

Counts
1 → 1
Calls

1 calls. Slowest were:

189.0ms
(- (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))) 1)

prune16.0ms

Pruning

1 alts after pruning (1 fresh and 0 done)

Merged error: 0.2b

localize41.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

1.1b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.4b
(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) (- 1 (* 3 a))))))

rewrite37.0ms

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))))))
8.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
5.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)

series177.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

87.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
37.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
31.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
23.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))

simplify5.2s

Counts
48 → 94
Calls

48 calls. Slowest were:

784.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
685.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
414.0ms
(* 4 (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))

prune994.0ms

Pruning

3 alts after pruning (3 fresh and 0 done)

Merged error: 0.0b

localize31.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

1.1b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.2b
(* (* 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) (- 1 (* 3 a))))))

rewrite16.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 81
Calls

4 calls. Slowest were:

5.0ms
(+ (fma (* (* a b) (* a b)) 2 (+ (pow b 4) (pow a 4))) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
4.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
3.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))

series138.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

63.0ms
(+ (fma (* (* a b) (* a b)) 2 (+ (pow b 4) (pow a 4))) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
35.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
23.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
16.0ms
(* (* a b) (* a b))

simplify5.2s

Counts
46 → 93
Calls

46 calls. Slowest were:

838.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
574.0ms
(* (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)) (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)))
533.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))

prune1.6s

Pruning

3 alts after pruning (3 fresh and 0 done)

Merged error: 0b

localize21.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

38.3b
(log (* (* a b) (* a b)))
2.1b
(exp (log (* (* a b) (* a b))))
1.1b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.2b
(* (* a b) (* a b))

rewrite22.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 77
Calls

4 calls. Slowest were:

10.0ms
(exp (log (* (* a b) (* a b))))
4.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
4.0ms
(log (* (* a b) (* a b)))

series142.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

69.0ms
(log (* (* a b) (* a b)))
31.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
25.0ms
(* (* a b) (* a b))
16.0ms
(exp (log (* (* a b) (* a b))))

simplify3.6s

Counts
45 → 89
Calls

45 calls. Slowest were:

756.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
615.0ms
(* (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)) (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)))
329.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))

prune1.7s

Pruning

3 alts after pruning (2 fresh and 1 done)

Merged error: 0b

localize19.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

8.0b
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))
1.1b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.4b
(* (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
0.1b
(* (* a a) (+ 1 a))

rewrite31.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 88
Calls

4 calls. Slowest were:

16.0ms
(* (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
7.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
4.0ms
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))

series109.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

40.0ms
(* (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
24.0ms
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))
24.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
21.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))

simplify4.6s

Counts
56 → 100
Calls

56 calls. Slowest were:

1.1s
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
632.0ms
(* (* (* (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)))
582.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))

prune1.4s

Pruning

3 alts after pruning (1 fresh and 2 done)

Merged error: 0b

regimes85.0ms

Accuracy

0% (0.0b remaining)

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

bsearch3.0ms

end0.0ms

sample4.7s

Algorithm
intervals