Average Error: 0.2 → 0.0
Time: 16.9s
Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1\]
\[\left(4 \cdot \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right) + \left(1 - a\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\right) + (2 \cdot \left(\left(b \cdot a\right) \cdot \left(b \cdot a\right)\right) + \left({b}^{4} + {a}^{4}\right))_*\right) - 1\]

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 0 0.0

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

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

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

Reproduce

herbie shell --seed 2019007 +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: 16.4s)Debug log

sample193.0ms

Algorithm
intervals

simplify145.0ms

Counts
1 → 1
Calls

1 calls. Slowest were:

144.0ms
(- (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a))))) 1)

prune7.0ms

Pruning

1 alts after pruning (1 fresh and 0 done)

Merged error: 0.2b

localize33.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.7b
(* (* 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)))))

rewrite27.0ms

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) (+ 3 a)))))
4.0ms
(* (* a a) (- 1 a))
4.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))

series138.0ms

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)))))
21.0ms
(* (* a a) (- 1 a))
21.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))
18.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)

simplify2.4s

Counts
48 → 94
Calls

48 calls. Slowest were:

373.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (- 1 a) (- 1 a)) (- 1 a)))
250.0ms
(* (* (* b b) (+ 3 a)) 4)
229.0ms
(- (+ (* 4 (pow a 2)) (* 12 (pow b 2))) (* 4 (pow a 3)))

prune902.0ms

Pruning

2 alts after pruning (2 fresh and 0 done)

Merged error: 0.0b

localize22.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.7b
(* (* b b) (+ 3 a))
0.2b
(* (* a b) (* a b))
0.1b
(* (* a a) (- 1 a))
0.0b
(+ (fma 2 (* (* a b) (* a b)) (+ (pow a 4) (pow b 4))) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a)))))

rewrite16.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 81
Calls

4 calls. Slowest were:

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

series119.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

59.0ms
(+ (fma 2 (* (* a b) (* a b)) (+ (pow a 4) (pow b 4))) (* 4 (+ (* (* a a) (- 1 a)) (* (* b b) (+ 3 a)))))
22.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))
22.0ms
(* (* a a) (- 1 a))
16.0ms
(* (* a b) (* a b))

simplify2.6s

Counts
46 → 93
Calls

46 calls. Slowest were:

446.0ms
(* (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)) (* (* (* a b) (* a b)) (* a b)))
388.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (+ 3 a) (+ 3 a)) (+ 3 a)))
319.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (- 1 a) (- 1 a)) (- 1 a)))

prune986.0ms

Pruning

2 alts after pruning (1 fresh and 1 done)

Merged error: 0.0b

localize22.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.7b
(* (* b b) (+ 3 a))
0.3b
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
0.0b
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (- (pow a 2) (pow a 3)) (* (* b b) (+ 3 a)))))
0.0b
(- (pow a 2) (pow a 3))

rewrite34.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 102
Calls

4 calls. Slowest were:

22.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (- (pow a 2) (pow a 3)) (* (* b b) (+ 3 a)))))
4.0ms
(- (pow a 2) (pow a 3))
4.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))

series123.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

57.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (- (pow a 2) (pow a 3)) (* (* b b) (+ 3 a)))))
28.0ms
(- (pow a 2) (pow a 3))
21.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
18.0ms
(* (* b b) (+ 3 a))

simplify4.1s

Counts
86 → 114
Calls

86 calls. Slowest were:

538.0ms
(fma a a (- (* (cbrt (pow a 3)) (* (cbrt (pow a 3)) (cbrt (pow a 3))))))
227.0ms
(* (* (* b b) (+ 3 a)) 4)
205.0ms
(* 4 (* (* b b) (+ 3 a)))

prune1.1s

Pruning

2 alts after pruning (0 fresh and 2 done)

Merged error: 0.0b

regimes74.0ms

Accuracy

0% (0.0b remaining)

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

bsearch3.0ms

end0.0ms

sample3.5s

Algorithm
intervals