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Precision: 64
Internal Precision: 128
\[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)\right) - 1\]
\[\sqrt{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a + 1\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right) \cdot 4 + \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) + \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \sqrt{2 \cdot \left(a \cdot a\right) + b \cdot b}\right) \cdot \sqrt{2 \cdot \left(a \cdot a\right) + b \cdot b}\right)} \cdot \sqrt{{\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a + 1\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right) \cdot 4} - 1\]

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. Using strategy rm
  3. Applied add-sqr-sqrt0.2

    \[\leadsto \color{blue}{\sqrt{{\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)} \cdot \sqrt{{\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)}} - 1\]
  4. Taylor expanded around 0 0.1

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

    \[\leadsto \sqrt{{\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)} \cdot \sqrt{\color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) + \left(2 \cdot \left(a \cdot a\right) + b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)} - 1\]
  6. Using strategy rm
  7. Applied add-sqr-sqrt0.2

    \[\leadsto \sqrt{{\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)} \cdot \sqrt{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) + \color{blue}{\left(\sqrt{2 \cdot \left(a \cdot a\right) + b \cdot b} \cdot \sqrt{2 \cdot \left(a \cdot a\right) + b \cdot b}\right)} \cdot \left(b \cdot b\right)\right) + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(1 - 3 \cdot a\right)\right)} - 1\]
  8. Applied associate-*l*0.2

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

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

Reproduce

herbie shell --seed 2019090 
(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))