Average Error: 36.9 → 12.4
Time: 1.2m
Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x\]
↓
\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;\varepsilon \le -4.4053846681358456 \cdot 10^{-99}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \tan x\right) + \sqrt[3]{\left(\left(\left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right)\right)}\\ \mathbf{elif}\;\varepsilon \le 7.161921162027754 \cdot 10^{-80}:\\ \;\;\;\;(\left((\varepsilon \cdot \frac{1}{3} + \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right))_*\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right) + \varepsilon)_* + \frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \tan x\right) + \sqrt[3]{\left(\left(\left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right)\right)}\\ \end{array}\]

Error

Bits error versus x

Bits error versus eps

Target

Original36.9
Target14.8
Herbie12.4
\[\frac{\sin \varepsilon}{\cos x \cdot \cos \left(x + \varepsilon\right)}\]

Derivation

  1. Split input into 2 regimes

  2. if eps < -4.4053846681358456e-99 or 7.161921162027754e-80 < eps

    1. Initial program 30.6

      \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x\]
    2. Using strategy rm

    3. Applied tan-sum7.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \tan x \cdot \tan \varepsilon}} - \tan x\]
    4. Using strategy rm

    5. Applied add-cube-cbrt7.7

      \[\leadsto \frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \tan x \cdot \tan \varepsilon} - \color{blue}{\left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right) \cdot \sqrt[3]{\tan x}}\]

    6. Applied flip--7.7

      \[\leadsto \frac{\tan x + \tan \varepsilon}{\color{blue}{\frac{1 \cdot 1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}{1 + \tan x \cdot \tan \varepsilon}}} - \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right) \cdot \sqrt[3]{\tan x}\]

    7. Applied associate-/r/7.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 \cdot 1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(1 + \tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right) \cdot \sqrt[3]{\tan x}\]

    8. Applied prod-diff7.7

      \[\leadsto \color{blue}{(\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 \cdot 1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right) \cdot \left(1 + \tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \left(-\sqrt[3]{\tan x} \cdot \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right)\right))_* + (\left(-\sqrt[3]{\tan x}\right) \cdot \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right) + \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right)\right))_*}\]

    9. Simplified7.3

      \[\leadsto \color{blue}{\left((\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right))_* - \tan x\right)} + (\left(-\sqrt[3]{\tan x}\right) \cdot \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right) + \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right)\right))_*\]

    10. Simplified7.4

      \[\leadsto \left((\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right))_* - \tan x\right) + \color{blue}{0}\]
    11. Using strategy rm

    12. Applied fma-udef7.5

      \[\leadsto \left(\color{blue}{\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right)} - \tan x\right) + 0\]

    13. Applied associate--l+6.4

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \tan x\right)\right)} + 0\]
    14. Using strategy rm

    15. Applied add-cbrt-cube6.5

      \[\leadsto \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \color{blue}{\sqrt[3]{\left(\left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}} + \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \tan x\right)\right) + 0\]

    16. Applied add-cbrt-cube6.5

      \[\leadsto \left(\color{blue}{\sqrt[3]{\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right) \cdot \frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}}} \cdot \sqrt[3]{\left(\left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} + \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \tan x\right)\right) + 0\]

    17. Applied cbrt-unprod6.5

      \[\leadsto \left(\color{blue}{\sqrt[3]{\left(\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right) \cdot \frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right) \cdot \left(\left(\left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right)}} + \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \tan x\right)\right) + 0\]

    if -4.4053846681358456e-99 < eps < 7.161921162027754e-80

    1. Initial program 48.4

      \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x\]
    2. Using strategy rm

    3. Applied tan-sum48.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \tan x \cdot \tan \varepsilon}} - \tan x\]
    4. Using strategy rm

    5. Applied add-cube-cbrt49.4

      \[\leadsto \frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \tan x \cdot \tan \varepsilon} - \color{blue}{\left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right) \cdot \sqrt[3]{\tan x}}\]

    6. Applied flip--49.4

      \[\leadsto \frac{\tan x + \tan \varepsilon}{\color{blue}{\frac{1 \cdot 1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}{1 + \tan x \cdot \tan \varepsilon}}} - \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right) \cdot \sqrt[3]{\tan x}\]

    7. Applied associate-/r/49.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 \cdot 1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(1 + \tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right) \cdot \sqrt[3]{\tan x}\]

    8. Applied prod-diff49.6

      \[\leadsto \color{blue}{(\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 \cdot 1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right) \cdot \left(1 + \tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \left(-\sqrt[3]{\tan x} \cdot \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right)\right))_* + (\left(-\sqrt[3]{\tan x}\right) \cdot \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right) + \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right)\right))_*}\]

    9. Simplified49.5

      \[\leadsto \color{blue}{\left((\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right))_* - \tan x\right)} + (\left(-\sqrt[3]{\tan x}\right) \cdot \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right) + \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \left(\sqrt[3]{\tan x} \cdot \sqrt[3]{\tan x}\right)\right))_*\]

    10. Simplified48.4

      \[\leadsto \left((\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right))_* - \tan x\right) + \color{blue}{0}\]
    11. Using strategy rm

    12. Applied fma-udef48.4

      \[\leadsto \left(\color{blue}{\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right)} - \tan x\right) + 0\]

    13. Applied associate--l+43.9

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \tan x\right)\right)} + 0\]

    14. Taylor expanded around 0 23.1

      \[\leadsto \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \color{blue}{\left({x}^{3} \cdot {\varepsilon}^{2} + \left(\frac{1}{3} \cdot {\varepsilon}^{3} + \varepsilon\right)\right)}\right) + 0\]

    15. Simplified23.1

      \[\leadsto \left(\frac{\tan x + \tan \varepsilon}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) + \color{blue}{(\left((\varepsilon \cdot \frac{1}{3} + \left(\left(x \cdot x\right) \cdot x\right))_*\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right) + \varepsilon)_*}\right) + 0\]
  3. Recombined 2 regimes into one program.

  4. Final simplification12.4

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\varepsilon \le -4.4053846681358456 \cdot 10^{-99}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \tan x\right) + \sqrt[3]{\left(\left(\left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right)\right)}\\ \mathbf{elif}\;\varepsilon \le 7.161921162027754 \cdot 10^{-80}:\\ \;\;\;\;(\left((\varepsilon \cdot \frac{1}{3} + \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right))_*\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right) + \varepsilon)_* + \frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} - \tan x\right) + \sqrt[3]{\left(\left(\left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)\right) \cdot \left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \left(\frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)} \cdot \frac{\tan \varepsilon + \tan x}{1 - \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right) \cdot \left(\tan x \cdot \tan \varepsilon\right)}\right)\right)}\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2019051 +o rules:numerics
(FPCore (x eps)
  :name "2tan (problem 3.3.2)"

  :herbie-target
  (/ (sin eps) (* (cos x) (cos (+ x eps))))

  (- (tan (+ x eps)) (tan x)))