Average Error: 0.2 → 0.0
Time: 33.1s
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 2019008 +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: 32.7s)Debug log

sample216.0ms

Algorithm
intervals

simplify189.0ms

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)

prune7.0ms

Pruning

1 alts after pruning (1 fresh and 0 done)

Merged error: 0.2b

localize42.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.5b
(* (* b b) (- 1 (* 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) (- 1 (* 3 a))))))

rewrite55.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 82
Calls

4 calls. Slowest were:

34.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
9.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
7.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))

series168.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

73.0ms
(+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2) (* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))))
41.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
29.0ms
(pow (+ (* a a) (* b b)) 2)
25.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))

simplify5.0s

Counts
48 → 94
Calls

48 calls. Slowest were:

802.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
646.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
385.0ms
(* 4 (* (* b b) (- 1 (* 3 a))))

prune1.1s

Pruning

3 alts after pruning (3 fresh and 0 done)

Merged error: 0b

localize22.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

0.5b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.1b
(* (* a b) (* a b))
0.1b
(* (* a a) (+ 1 a))
0.0b
(* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))

rewrite29.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 83
Calls

4 calls. Slowest were:

17.0ms
(* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))
4.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
3.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))

series137.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

42.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
35.0ms
(* 4 (+ (* (* a a) (+ 1 a)) (* (* b b) (- 1 (* 3 a)))))
32.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
27.0ms
(* (* a b) (* a b))

simplify8.9s

Counts
51 → 95
Calls

51 calls. Slowest were:

819.0ms
(* (+ (* 1 1) (- (* a a) (* 1 a))) (+ (* 1 1) (+ (* (* 3 a) (* 3 a)) (* 1 (* 3 a)))))
770.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
673.0ms
(- (+ (* 4 (pow b 2)) (* 4 (pow a 3))) (* 12 (* a (pow b 2))))

prune1.4s

Pruning

3 alts after pruning (2 fresh and 1 done)

Merged error: 0b

localize20.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

7.6b
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))
0.5b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.3b
(* (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
0.1b
(* (* a a) (+ 1 a))

rewrite20.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 88
Calls

4 calls. Slowest were:

8.0ms
(* (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
5.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
4.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))

series143.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

56.0ms
(* (fma b b (* a a)) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
36.0ms
(* (* a a) (+ 1 a))
28.0ms
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))
23.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))

simplify4.3s

Counts
56 → 100
Calls

56 calls. Slowest were:

723.0ms
(* (* (* (* a a) (* a a)) (* a a)) (* (* (+ 1 a) (+ 1 a)) (+ 1 a)))
573.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
518.0ms
(* (* (* (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)))

prune1.5s

Pruning

3 alts after pruning (1 fresh and 2 done)

Merged error: 0b

localize28.0ms

Local error

Found 4 expressions with local error:

7.6b
(sqrt (fma b b (* a a)))
7.6b
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))
0.5b
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
0.2b
(* (sqrt (fma b b (* a a))) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))

rewrite33.0ms

Algorithm
rewrite-expression-head
Counts
4 → 85
Calls

4 calls. Slowest were:

18.0ms
(* (sqrt (fma b b (* a a))) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
8.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
4.0ms
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))

series168.0ms

Counts
4 → 12
Calls

4 calls. Slowest were:

89.0ms
(* (sqrt (fma b b (* a a))) (pow (sqrt (+ (* a a) (* b b))) 2))
33.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
26.0ms
(sqrt (fma b b (* a a)))
19.0ms
(sqrt (+ (* a a) (* b b)))

simplify2.8s

Counts
53 → 97
Calls

53 calls. Slowest were:

541.0ms
(* (* (* (* b b) (* b b)) (* b b)) (* (* (- 1 (* 3 a)) (- 1 (* 3 a))) (- 1 (* 3 a))))
294.0ms
(* (* b b) (- 1 (* 3 a)))
192.0ms
(- (pow b 2) (* 3 (* a (pow b 2))))

prune1.6s

Pruning

3 alts after pruning (0 fresh and 3 done)

Merged error: 0b

regimes63.0ms

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