Average Error: 52.5 → 0.1
Time: 1.2m
Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{2 \cdot a}\]
\[\frac{c}{\left(-b\right) - \sqrt{(-4 \cdot \left(a \cdot c\right) + \left(b \cdot b\right))_*}} \cdot 2\]

Error

Bits error versus a

Bits error versus b

Bits error versus c

Derivation

  1. Initial program 52.5

    \[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{2 \cdot a}\]
  2. Using strategy rm
  3. Applied flip-+52.6

    \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{\left(-b\right) \cdot \left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c} \cdot \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}}}{2 \cdot a}\]
  4. Applied associate-/l/52.6

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(-b\right) \cdot \left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c} \cdot \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{\left(2 \cdot a\right) \cdot \left(\left(-b\right) - \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}\right)}}\]
  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. Using strategy rm
  10. Applied *-un-lft-identity0.2

    \[\leadsto \frac{\frac{4 \cdot \left(c \cdot a\right)}{2 \cdot a}}{\left(-b\right) - \color{blue}{1 \cdot \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}}\]
  11. Applied *-un-lft-identity0.2

    \[\leadsto \frac{\frac{4 \cdot \left(c \cdot a\right)}{2 \cdot a}}{\color{blue}{1 \cdot \left(-b\right)} - 1 \cdot \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}\]
  12. Applied distribute-lft-out--0.2

    \[\leadsto \frac{\frac{4 \cdot \left(c \cdot a\right)}{2 \cdot a}}{\color{blue}{1 \cdot \left(\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}\right)}}\]
  13. Applied times-frac0.2

    \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{4}{2} \cdot \frac{c \cdot a}{a}}}{1 \cdot \left(\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}\right)}\]
  14. Applied times-frac0.2

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{\frac{4}{2}}{1} \cdot \frac{\frac{c \cdot a}{a}}{\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}}\]
  15. Simplified0.2

    \[\leadsto \color{blue}{2} \cdot \frac{\frac{c \cdot a}{a}}{\left(-b\right) - \sqrt{(\left(a \cdot -4\right) \cdot c + \left(b \cdot b\right))_*}}\]
  16. Simplified0.1

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

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

Reproduce

herbie shell --seed 2019008 +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

sample392.0ms

Algorithm
intervals

simplify93.0ms

Counts
1 → 1
Calls

1 calls. Slowest were:

92.0ms
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))

prune16.0ms

Pruning

1 alts after pruning (1 fresh and 0 done)

Merged error: 53.5b

localize52.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

27.3b
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
0.1b
(- (* b b) (* (* 4 a) c))
0.1b
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))
0.0b
(sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))

rewrite44.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 77
Calls

4 calls. Slowest were:

24.0ms
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))
12.0ms
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
3.0ms
(sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))

series221.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

84.0ms
(/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a))
63.0ms
(+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
40.0ms
(sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))
34.0ms
(- (* b b) (* (* 4 a) c))

simplify2.4s

Counts
40 → 89
Calls

40 calls. Slowest were:

402.0ms
(sqrt (- (pow (* b b) 3) (pow (* (* 4 a) c) 3)))
311.0ms
(- (* (- b) (- b)) (* (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))
155.0ms
(/ (* (* (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))) (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))) (* (* (* 2 a) (* 2 a)) (* 2 a)))

prune976.0ms

Pruning

3 alts after pruning (3 fresh and 0 done)

Merged error: 0.1b

localize28.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.3b
(/ (* 4 (* c a)) (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))
0.1b
(- (* b b) (* (* 4 a) c))
0.1b
(* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))
0.1b
(- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))

rewrite62.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 157
Calls

4 calls. Slowest were:

28.0ms
(* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))
20.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))
7.0ms
(- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))

series274.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

102.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))
74.0ms
(- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))
73.0ms
(* (* 2 a) (- (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))))
26.0ms
(- (* b b) (* (* 4 a) c))

simplify20.1s

Counts
143 → 169
Calls

143 calls. Slowest were:

1.2s
(/ (* (* (* 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)))))))
896.0ms
(/ (* (* (* 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)))))))
802.0ms
(+ (* (- b) (- b)) (+ (* (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c))))))

prune2.1s

Pruning

5 alts after pruning (5 fresh and 0 done)

Merged error: 0b

localize33.0ms

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

rewrite37.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 133
Calls

4 calls. Slowest were:

18.0ms
(/ (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a)) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))))
9.0ms
(- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))
7.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))

series216.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

118.0ms
(/ (/ (* 4 (* c a)) (* 2 a)) (- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b)))))
46.0ms
(- (- b) (sqrt (fma (* a -4) c (* b b))))
44.0ms
(fma (* a -4) c (* b b))
8.0ms
(/ (* 4 (* c a)) (* 2 a))

simplify35.4s

Counts
149 → 145
Calls

149 calls. Slowest were:

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

prune1.7s

Pruning

4 alts after pruning (3 fresh and 1 done)

Merged error: 0b

localize14.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

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

rewrite12.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 90
Calls

4 calls. Slowest were:

5.0ms
(- (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))))
3.0ms
(/ c (- (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))))
2.0ms
(sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))

series300.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

135.0ms
(/ c (- (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))))
67.0ms
(sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))
52.0ms
(- (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))))
45.0ms
(fma -4 (* c a) (* b b))

simplify2.8s

Counts
80 → 102
Calls

80 calls. Slowest were:

512.0ms
(+ (* (- b) (- b)) (+ (* (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b)))) (* (- b) (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))))))
66.0ms
(fma 1 (- b) (- (* (sqrt (fma -4 (* c a) (* b b))) (sqrt 1))))
65.0ms
(- (* 2 (/ (* a c) b)) (* 2 b))

prune1.1s

Pruning

4 alts after pruning (2 fresh and 2 done)

Merged error: 0b

regimes118.0ms

Accuracy

0% (0.1b remaining)

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

bsearch2.0ms

end0.0ms

sample5.5s

Algorithm
intervals