Average Error: 32.9 → 28.0
Time: 1.3m
Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\sqrt{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell \cdot \ell}{Om}\right) - \left(n \cdot {\left(\frac{\ell}{Om}\right)}^{2}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)}\]
\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;U* \le 1.069014172200058 \cdot 10^{+80}:\\ \;\;\;\;\sqrt{\left(\left(U \cdot n\right) \cdot 2\right) \cdot t + \left(\frac{\ell}{Om} \cdot \left(U \cdot \left(-2 \cdot n\right)\right)\right) \cdot (\left(\frac{\ell}{Om} \cdot \left(U - U*\right)\right) \cdot n + \left(2 \cdot \ell\right))_*}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\sqrt{\left(\left(\left(t - \frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}} \cdot 2\right) - \left(\frac{\ell}{Om} \cdot \left(\frac{\ell}{Om} \cdot n\right)\right) \cdot \left(U - U*\right)\right) \cdot U\right) \cdot \left(n \cdot 2\right)}\\ \end{array}\]

Error

Bits error versus n

Bits error versus U

Bits error versus t

Bits error versus l

Bits error versus Om

Bits error versus U*

Derivation

  1. Split input into 2 regimes
  2. if U* < 1.069014172200058e+80

    1. Initial program 32.3

      \[\sqrt{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell \cdot \ell}{Om}\right) - \left(n \cdot {\left(\frac{\ell}{Om}\right)}^{2}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)}\]
    2. Using strategy rm
    3. Applied associate-/l*29.8

      \[\leadsto \sqrt{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \color{blue}{\frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}}}\right) - \left(n \cdot {\left(\frac{\ell}{Om}\right)}^{2}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)}\]
    4. Using strategy rm
    5. Applied unpow229.8

      \[\leadsto \sqrt{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}}\right) - \left(n \cdot \color{blue}{\left(\frac{\ell}{Om} \cdot \frac{\ell}{Om}\right)}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)}\]
    6. Applied associate-*r*29.0

      \[\leadsto \sqrt{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}}\right) - \color{blue}{\left(\left(n \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot \frac{\ell}{Om}\right)} \cdot \left(U - U*\right)\right)}\]
    7. Using strategy rm
    8. Applied pow129.0

      \[\leadsto \sqrt{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \color{blue}{{\left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}}\right) - \left(\left(n \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)}^{1}}}\]
    9. Applied pow129.0

      \[\leadsto \sqrt{\color{blue}{{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right)}^{1}} \cdot {\left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}}\right) - \left(\left(n \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)}^{1}}\]
    10. Applied pow-prod-down29.0

      \[\leadsto \sqrt{\color{blue}{{\left(\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}}\right) - \left(\left(n \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)\right)}^{1}}}\]
    11. Simplified28.8

      \[\leadsto \sqrt{{\color{blue}{\left(\left(2 \cdot \left(U \cdot n\right)\right) \cdot \left(t - (\left(\frac{\ell}{Om} \cdot \left(U - U*\right)\right) \cdot \left(n \cdot \frac{\ell}{Om}\right) + \left(\left(2 \cdot \ell\right) \cdot \frac{\ell}{Om}\right))_*\right)\right)}}^{1}}\]
    12. Using strategy rm
    13. Applied sub-neg28.8

      \[\leadsto \sqrt{{\left(\left(2 \cdot \left(U \cdot n\right)\right) \cdot \color{blue}{\left(t + \left(-(\left(\frac{\ell}{Om} \cdot \left(U - U*\right)\right) \cdot \left(n \cdot \frac{\ell}{Om}\right) + \left(\left(2 \cdot \ell\right) \cdot \frac{\ell}{Om}\right))_*\right)\right)}\right)}^{1}}\]
    14. Applied distribute-rgt-in28.8

      \[\leadsto \sqrt{{\color{blue}{\left(t \cdot \left(2 \cdot \left(U \cdot n\right)\right) + \left(-(\left(\frac{\ell}{Om} \cdot \left(U - U*\right)\right) \cdot \left(n \cdot \frac{\ell}{Om}\right) + \left(\left(2 \cdot \ell\right) \cdot \frac{\ell}{Om}\right))_*\right) \cdot \left(2 \cdot \left(U \cdot n\right)\right)\right)}}^{1}}\]
    15. Simplified27.1

      \[\leadsto \sqrt{{\left(t \cdot \left(2 \cdot \left(U \cdot n\right)\right) + \color{blue}{\left(\left(\left(-2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot (\left(\frac{\ell}{Om} \cdot \left(U - U*\right)\right) \cdot n + \left(2 \cdot \ell\right))_*}\right)}^{1}}\]

    if 1.069014172200058e+80 < U*

    1. Initial program 35.6

      \[\sqrt{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell \cdot \ell}{Om}\right) - \left(n \cdot {\left(\frac{\ell}{Om}\right)}^{2}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)}\]
    2. Using strategy rm
    3. Applied associate-/l*33.4

      \[\leadsto \sqrt{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \color{blue}{\frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}}}\right) - \left(n \cdot {\left(\frac{\ell}{Om}\right)}^{2}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)}\]
    4. Using strategy rm
    5. Applied unpow233.4

      \[\leadsto \sqrt{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}}\right) - \left(n \cdot \color{blue}{\left(\frac{\ell}{Om} \cdot \frac{\ell}{Om}\right)}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)}\]
    6. Applied associate-*r*32.3

      \[\leadsto \sqrt{\left(\left(2 \cdot n\right) \cdot U\right) \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}}\right) - \color{blue}{\left(\left(n \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot \frac{\ell}{Om}\right)} \cdot \left(U - U*\right)\right)}\]
    7. Using strategy rm
    8. Applied associate-*l*31.7

      \[\leadsto \sqrt{\color{blue}{\left(2 \cdot n\right) \cdot \left(U \cdot \left(\left(t - 2 \cdot \frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}}\right) - \left(\left(n \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot \frac{\ell}{Om}\right) \cdot \left(U - U*\right)\right)\right)}}\]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Final simplification28.0

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;U* \le 1.069014172200058 \cdot 10^{+80}:\\ \;\;\;\;\sqrt{\left(\left(U \cdot n\right) \cdot 2\right) \cdot t + \left(\frac{\ell}{Om} \cdot \left(U \cdot \left(-2 \cdot n\right)\right)\right) \cdot (\left(\frac{\ell}{Om} \cdot \left(U - U*\right)\right) \cdot n + \left(2 \cdot \ell\right))_*}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\sqrt{\left(\left(\left(t - \frac{\ell}{\frac{Om}{\ell}} \cdot 2\right) - \left(\frac{\ell}{Om} \cdot \left(\frac{\ell}{Om} \cdot n\right)\right) \cdot \left(U - U*\right)\right) \cdot U\right) \cdot \left(n \cdot 2\right)}\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2019008 +o rules:numerics
(FPCore (n U t l Om U*)
  :name "Toniolo and Linder, Equation (13)"
  (sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ (* l l) Om))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))))))

Details

Time bar (total: 1.3m)Debug log

sample663.0ms

Algorithm
intervals

simplify84.0ms

Counts
1 → 1
Calls

1 calls. Slowest were:

84.0ms
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ (* l l) Om))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*)))))

prune22.0ms

Pruning

1 alts after pruning (1 fresh and 0 done)

Merged error: 33.0b

localize53.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

19.4b
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ (* l l) Om))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*)))))
10.9b
(* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ (* l l) Om))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))))
7.9b
(* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))
7.4b
(/ (* l l) Om)

rewrite47.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 90
Calls

4 calls. Slowest were:

21.0ms
(* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ (* l l) Om))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))))
15.0ms
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ (* l l) Om))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*)))))
6.0ms
(* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))

series1.8s

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

1.4s
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ (* l l) Om))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*)))))
348.0ms
(* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ (* l l) Om))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))))
67.0ms
(* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))
13.0ms
(/ (* l l) Om)

simplify10.4s

Counts
58 → 102
Calls

58 calls. Slowest were:

617.0ms
(+ (log (* n (pow (/ l Om) 2))) (log (- U U*)))
599.0ms
(* (fma (- (- U U*)) (* n (pow (/ l Om) 2)) (* (- U U*) (* n (pow (/ l Om) 2)))) (* (* 2 n) U))
566.0ms
(* (fma (- (- U U*)) (* n (pow (/ l Om) 2)) (* (- U U*) (* n (pow (/ l Om) 2)))) (* (* 2 n) U))

prune2.0s

Pruning

13 alts after pruning (13 fresh and 0 done)

Merged error: 22.9b

localize18.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

19.4b
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*)))))
10.9b
(* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))))
7.9b
(* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))
4.5b
(* n (pow (/ l Om) 2))

rewrite46.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 95
Calls

4 calls. Slowest were:

21.0ms
(* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))))
16.0ms
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*)))))
6.0ms
(* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))

series1.6s

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

1.2s
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*)))))
311.0ms
(* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))))
90.0ms
(* (* n (pow (/ l Om) 2)) (- U U*))
44.0ms
(* n (pow (/ l Om) 2))

simplify10.9s

Counts
66 → 107
Calls

66 calls. Slowest were:

622.0ms
(* (fma (- (- U U*)) (* n (pow (/ l Om) 2)) (* (- U U*) (* n (pow (/ l Om) 2)))) (* (* 2 n) U))
536.0ms
(* (fma (- (- U U*)) (* n (pow (/ l Om) 2)) (* (- U U*) (* n (pow (/ l Om) 2)))) (* (* 2 n) U))
529.0ms
(* (fma (- (- U U*)) (* n (pow (/ l Om) 2)) (* (- U U*) (* n (pow (/ l Om) 2)))) (* (* 2 n) U))

prune2.0s

Pruning

13 alts after pruning (13 fresh and 0 done)

Merged error: 22.1b

localize25.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

19.4b
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* (* n (/ l Om)) (/ l Om)) (- U U*)))))
10.9b
(* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* (* n (/ l Om)) (/ l Om)) (- U U*))))
7.9b
(* (* (* n (/ l Om)) (/ l Om)) (- U U*))
4.7b
(* n (/ l Om))

rewrite68.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 140
Calls

4 calls. Slowest were:

34.0ms
(* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* (* n (/ l Om)) (/ l Om)) (- U U*))))
16.0ms
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* (* n (/ l Om)) (/ l Om)) (- U U*)))))
14.0ms
(* (* (* n (/ l Om)) (/ l Om)) (- U U*))

series1.5s

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

1.1s
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* (* n (/ l Om)) (/ l Om)) (- U U*)))))
331.0ms
(* (* (* 2 n) U) (- (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* (* n (/ l Om)) (/ l Om)) (- U U*))))
98.0ms
(* (* (* n (/ l Om)) (/ l Om)) (- U U*))
12.0ms
(* n (/ l Om))

simplify24.2s

Counts
117 → 152
Calls

117 calls. Slowest were:

886.0ms
(sqrt (* (* (* 2 n) U) (- (* (- (pow t 3) (pow (* 2 (/ l (/ Om l))) 3)) (* (* Om Om) (+ (* U U) (+ (* U* U*) (* U U*))))) (* (+ (* t t) (+ (* (* 2 (/ l (/ Om l))) (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* t (* 2 (/ l (/ Om l)))))) (* (* (* n l) l) (- (pow U 3) (pow U* 3)))))))
858.0ms
(+ (- t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* (* (* n (/ l Om)) (/ l Om)) (- U U*)))
580.0ms
(* (+ t (* 2 (/ l (/ Om l)))) (* Om (+ (* U U) (+ (* U* U*) (* U U*)))))

prune3.0s

Pruning

13 alts after pruning (13 fresh and 0 done)

Merged error: 21.3b

localize47.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

19.4b
(sqrt (pow (* (* 2 (* U n)) (- t (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om))))) 1))
10.9b
(* (* 2 (* U n)) (- t (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om)))))
5.6b
(fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om)))
5.1b
(* (/ l Om) (- U U*))

rewrite12.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 77
Calls

4 calls. Slowest were:

5.0ms
(* (* 2 (* U n)) (- t (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om)))))
4.0ms
(* (/ l Om) (- U U*))
2.0ms
(sqrt (pow (* (* 2 (* U n)) (- t (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om))))) 1))

series1.9s

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

1.5s
(sqrt (pow (* (* 2 (* U n)) (- t (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om))))) 1))
318.0ms
(* (* 2 (* U n)) (- t (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om)))))
92.0ms
(fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om)))
57.0ms
(* (/ l Om) (- U U*))

simplify5.7s

Counts
48 → 89
Calls

48 calls. Slowest were:

556.0ms
(+ (* t t) (+ (* (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om))) (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om)))) (* t (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om))))))
347.0ms
(sqrt (* (cbrt (pow (* (* 2 (* U n)) (- t (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om))))) 1)) (cbrt (pow (* (* 2 (* U n)) (- t (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om))))) 1))))
311.0ms
(sqrt (sqrt (pow (* (* 2 (* U n)) (- t (fma (* (/ l Om) (- U U*)) (* n (/ l Om)) (* (* 2 l) (/ l Om))))) 1)))

prune1.6s

Pruning

10 alts after pruning (10 fresh and 0 done)

Merged error: 18.9b

regimes832.0ms

Accuracy

3.3% (9.3b remaining)

Error of 28.0b against oracle of 18.7b and baseline of 28.3b

bsearch488.0ms

end0.0ms

sample8.4s

Algorithm
intervals