Average Error: 28.5 → 16.2
Time: 17.0s
Precision: 64
\[1.0536712127723509 \cdot 10^{-08} \lt a \lt 94906265.62425156 \land 1.0536712127723509 \cdot 10^{-08} \lt b \lt 94906265.62425156 \land 1.0536712127723509 \cdot 10^{-08} \lt c \lt 94906265.62425156\]
\[\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{2 \cdot a}\]
↓
\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \le 2495.5039318207096:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)} \cdot \mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot b}{\mathsf{fma}\left(b, \sqrt{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)}, b \cdot b + \mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)\right)}}{a}}{2}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{-2 \cdot \frac{c}{b}}{2}\\ \end{array}\]
\frac{\left(-b\right) + \sqrt{b \cdot b - \left(4 \cdot a\right) \cdot c}}{2 \cdot a}
↓
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;b \le 2495.5039318207096:\\
\;\;\;\;\frac{\frac{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)} \cdot \mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot b}{\mathsf{fma}\left(b, \sqrt{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)}, b \cdot b + \mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)\right)}}{a}}{2}\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\frac{-2 \cdot \frac{c}{b}}{2}\\

\end{array}
double f(double a, double b, double c) {
        double r579557 = b;
        double r579558 = -r579557;
        double r579559 = r579557 * r579557;
        double r579560 = 4.0;
        double r579561 = a;
        double r579562 = r579560 * r579561;
        double r579563 = c;
        double r579564 = r579562 * r579563;
        double r579565 = r579559 - r579564;
        double r579566 = sqrt(r579565);
        double r579567 = r579558 + r579566;
        double r579568 = 2.0;
        double r579569 = r579568 * r579561;
        double r579570 = r579567 / r579569;
        return r579570;
}
↓
double f(double a, double b, double c) {
        double r579571 = b;
        double r579572 = 2495.5039318207096;
        bool r579573 = r579571 <= r579572;
        double r579574 = c;
        double r579575 = -4.0;
        double r579576 = r579574 * r579575;
        double r579577 = a;
        double r579578 = r579571 * r579571;
        double r579579 = fma(r579576, r579577, r579578);
        double r579580 = sqrt(r579579);
        double r579581 = r579580 * r579579;
        double r579582 = r579578 * r579571;
        double r579583 = r579581 - r579582;
        double r579584 = r579578 + r579579;
        double r579585 = fma(r579571, r579580, r579584);
        double r579586 = r579583 / r579585;
        double r579587 = r579586 / r579577;
        double r579588 = 2.0;
        double r579589 = r579587 / r579588;
        double r579590 = -2.0;
        double r579591 = r579574 / r579571;
        double r579592 = r579590 * r579591;
        double r579593 = r579592 / r579588;
        double r579594 = r579573 ? r579589 : r579593;
        return r579594;
}

Error

Bits error versus a

Bits error versus b

Bits error versus c

Derivation

  1. Split input into 2 regimes

  2. if b < 2495.5039318207096

    1. Initial program 17.8

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

    2. Simplified17.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(b, b, \left(a \cdot -4\right) \cdot c\right)} - b}{a}}{2}}\]
    3. Using strategy rm

    4. Applied flip3--17.8

      \[\leadsto \frac{\frac{\color{blue}{\frac{{\left(\sqrt{\mathsf{fma}\left(b, b, \left(a \cdot -4\right) \cdot c\right)}\right)}^{3} - {b}^{3}}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(b, b, \left(a \cdot -4\right) \cdot c\right)} \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(b, b, \left(a \cdot -4\right) \cdot c\right)} + \left(b \cdot b + \sqrt{\mathsf{fma}\left(b, b, \left(a \cdot -4\right) \cdot c\right)} \cdot b\right)}}}{a}}{2}\]

    5. Simplified17.2

      \[\leadsto \frac{\frac{\frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right) \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)} - b \cdot \left(b \cdot b\right)}}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(b, b, \left(a \cdot -4\right) \cdot c\right)} \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(b, b, \left(a \cdot -4\right) \cdot c\right)} + \left(b \cdot b + \sqrt{\mathsf{fma}\left(b, b, \left(a \cdot -4\right) \cdot c\right)} \cdot b\right)}}{a}}{2}\]

    6. Simplified17.2

      \[\leadsto \frac{\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right) \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)} - b \cdot \left(b \cdot b\right)}{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(b, \sqrt{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)}, \mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right) + b \cdot b\right)}}}{a}}{2}\]

    if 2495.5039318207096 < b

    1. Initial program 37.3

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

    2. Simplified37.2

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(b, b, \left(a \cdot -4\right) \cdot c\right)} - b}{a}}{2}}\]

    3. Taylor expanded around inf 15.5

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{-2 \cdot \frac{c}{b}}}{2}\]
  3. Recombined 2 regimes into one program.

  4. Final simplification16.2

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \le 2495.5039318207096:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)} \cdot \mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot b}{\mathsf{fma}\left(b, \sqrt{\mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)}, b \cdot b + \mathsf{fma}\left(c \cdot -4, a, b \cdot b\right)\right)}}{a}}{2}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{-2 \cdot \frac{c}{b}}{2}\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2019153 +o rules:numerics
(FPCore (a b c)
  :name "Quadratic roots, narrow range"
  :pre (and (< 1.0536712127723509e-08 a 94906265.62425156) (< 1.0536712127723509e-08 b 94906265.62425156) (< 1.0536712127723509e-08 c 94906265.62425156))
  (/ (+ (- b) (sqrt (- (* b b) (* (* 4 a) c)))) (* 2 a)))