Numeric.SpecFunctions:logGamma from math-functions-0.1.5.2, C

Average Error: 26.5 → 0.8

Time: 19.1s

Precision: 64

Math

\[\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922227999963610045597306452691555 + 78.69949241540000173245061887428164482117\right) \cdot x + 137.5194164160000127594685181975364685059\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422\right) \cdot x + 263.5050747210000281484099105000495910645\right) \cdot x + 313.3992158940000081202015280723571777344\right) \cdot x + 47.06687660600000100430406746454536914825}\]

↓

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \le -2.255763548333413459855594263545734641547 \cdot 10^{52} \lor \neg \left(x \le 296575946378598668063868979666020452007900\right):\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(4.16438922227999963610045597306452691555, x, \frac{y}{{x}^{2}}\right) - 110.1139242984810948655649553984403610229\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{x - 2}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}}}\\ \end{array}\]

C

double f(double x, double y, double z) {
        double r257231 = x;
        double r257232 = 2.0;
        double r257233 = r257231 - r257232;
        double r257234 = 4.16438922228;
        double r257235 = r257231 * r257234;
        double r257236 = 78.6994924154;
        double r257237 = r257235 + r257236;
        double r257238 = r257237 * r257231;
        double r257239 = 137.519416416;
        double r257240 = r257238 + r257239;
        double r257241 = r257240 * r257231;
        double r257242 = y;
        double r257243 = r257241 + r257242;
        double r257244 = r257243 * r257231;
        double r257245 = z;
        double r257246 = r257244 + r257245;
        double r257247 = r257233 * r257246;
        double r257248 = 43.3400022514;
        double r257249 = r257231 + r257248;
        double r257250 = r257249 * r257231;
        double r257251 = 263.505074721;
        double r257252 = r257250 + r257251;
        double r257253 = r257252 * r257231;
        double r257254 = 313.399215894;
        double r257255 = r257253 + r257254;
        double r257256 = r257255 * r257231;
        double r257257 = 47.066876606;
        double r257258 = r257256 + r257257;
        double r257259 = r257247 / r257258;
        return r257259;
}

↓

double f(double x, double y, double z) {
        double r257260 = x;
        double r257261 = -2.2557635483334135e+52;
        bool r257262 = r257260 <= r257261;
        double r257263 = 2.9657594637859867e+41;
        bool r257264 = r257260 <= r257263;
        double r257265 = !r257264;
        bool r257266 = r257262 || r257265;
        double r257267 = 4.16438922228;
        double r257268 = y;
        double r257269 = 2.0;
        double r257270 = pow(r257260, r257269);
        double r257271 = r257268 / r257270;
        double r257272 = fma(r257267, r257260, r257271);
        double r257273 = 110.1139242984811;
        double r257274 = r257272 - r257273;
        double r257275 = 2.0;
        double r257276 = r257260 - r257275;
        double r257277 = 43.3400022514;
        double r257278 = r257260 + r257277;
        double r257279 = 263.505074721;
        double r257280 = fma(r257278, r257260, r257279);
        double r257281 = 313.399215894;
        double r257282 = fma(r257280, r257260, r257281);
        double r257283 = 47.066876606;
        double r257284 = fma(r257282, r257260, r257283);
        double r257285 = sqrt(r257284);
        double r257286 = 78.6994924154;
        double r257287 = fma(r257260, r257267, r257286);
        double r257288 = 137.519416416;
        double r257289 = fma(r257287, r257260, r257288);
        double r257290 = fma(r257289, r257260, r257268);
        double r257291 = z;
        double r257292 = fma(r257290, r257260, r257291);
        double r257293 = r257292 / r257285;
        double r257294 = r257285 / r257293;
        double r257295 = r257276 / r257294;
        double r257296 = r257266 ? r257274 : r257295;
        return r257296;
}

Error

Bits error versus x

Bits error versus y

Bits error versus z

Target

Original	26.5
Target	0.5
Herbie	0.8

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \lt -3.326128725870004842699683658678411714981 \cdot 10^{62}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{y}{x \cdot x} + 4.16438922227999963610045597306452691555 \cdot x\right) - 110.1139242984810948655649553984403610229\\ \mathbf{elif}\;x \lt 9.429991714554672672712552870340896976735 \cdot 10^{55}:\\ \;\;\;\;\frac{x - 2}{1} \cdot \frac{\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922227999963610045597306452691555 + 78.69949241540000173245061887428164482117\right) \cdot x + 137.5194164160000127594685181975364685059\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z}{\left(\left(263.5050747210000281484099105000495910645 \cdot x + \left(43.3400022514000013984514225739985704422 \cdot \left(x \cdot x\right) + x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right) + 313.3992158940000081202015280723571777344\right) \cdot x + 47.06687660600000100430406746454536914825}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{y}{x \cdot x} + 4.16438922227999963610045597306452691555 \cdot x\right) - 110.1139242984810948655649553984403610229\\ \end{array}\]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if x < -2.2557635483334135e+52 or 2.9657594637859867e+41 < x

   1. Initial program 61.0

      \[\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922227999963610045597306452691555 + 78.69949241540000173245061887428164482117\right) \cdot x + 137.5194164160000127594685181975364685059\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422\right) \cdot x + 263.5050747210000281484099105000495910645\right) \cdot x + 313.3992158940000081202015280723571777344\right) \cdot x + 47.06687660600000100430406746454536914825}\]

   2. Simplified 57.9

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{x - 2}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}}}\]
   3. Using strategy rm

   4. Applied *-un-lft-identity 57.9

      \[\leadsto \frac{x - 2}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}{\color{blue}{1 \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}}}\]

   5. Applied add-sqr-sqrt 57.9

      \[\leadsto \frac{x - 2}{\frac{\color{blue}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)} \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}}{1 \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}}\]

   6. Applied times-frac 57.9

      \[\leadsto \frac{x - 2}{\color{blue}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}{1} \cdot \frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}}}\]

   7. Applied *-un-lft-identity 57.9

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{1 \cdot \left(x - 2\right)}}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}{1} \cdot \frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}}\]

   8. Applied times-frac 57.9

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}{1}} \cdot \frac{x - 2}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}}}\]

   9. Simplified 57.9

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}} \cdot \frac{x - 2}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}}\]

   10. Taylor expanded around inf 0.6

       \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{y}{{x}^{2}} + 4.16438922227999963610045597306452691555 \cdot x\right) - 110.1139242984810948655649553984403610229}\]

   11. Simplified 0.6

       \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(4.16438922227999963610045597306452691555, x, \frac{y}{{x}^{2}}\right) - 110.1139242984810948655649553984403610229}\]

   if -2.2557635483334135e+52 < x < 2.9657594637859867e+41

   1. Initial program 1.1

      \[\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922227999963610045597306452691555 + 78.69949241540000173245061887428164482117\right) \cdot x + 137.5194164160000127594685181975364685059\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422\right) \cdot x + 263.5050747210000281484099105000495910645\right) \cdot x + 313.3992158940000081202015280723571777344\right) \cdot x + 47.06687660600000100430406746454536914825}\]

   2. Simplified 0.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{x - 2}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}}}\]
   3. Using strategy rm

   4. Applied add-sqr-sqrt 0.8

      \[\leadsto \frac{x - 2}{\frac{\color{blue}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)} \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}}\]

   5. Applied associate-/l* 0.9

      \[\leadsto \frac{x - 2}{\color{blue}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}}}}\]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 0.8

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \le -2.255763548333413459855594263545734641547 \cdot 10^{52} \lor \neg \left(x \le 296575946378598668063868979666020452007900\right):\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(4.16438922227999963610045597306452691555, x, \frac{y}{{x}^{2}}\right) - 110.1139242984810948655649553984403610229\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{x - 2}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999963610045597306452691555, 78.69949241540000173245061887428164482117\right), x, 137.5194164160000127594685181975364685059\right), x, y\right), x, z\right)}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000013984514225739985704422, x, 263.5050747210000281484099105000495910645\right), x, 313.3992158940000081202015280723571777344\right), x, 47.06687660600000100430406746454536914825\right)}}}}\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2019209 +o rules:numerics
(FPCore (x y z)
  :name "Numeric.SpecFunctions:logGamma from math-functions-0.1.5.2, C"
  :precision binary64

  :herbie-target
  (if (< x -3.3261287258700048e62) (- (+ (/ y (* x x)) (* 4.16438922227999964 x)) 110.11392429848109) (if (< x 9.4299917145546727e55) (* (/ (- x 2) 1) (/ (+ (* (+ (* (+ (* (+ (* x 4.16438922227999964) 78.6994924154000017) x) 137.51941641600001) x) y) x) z) (+ (* (+ (+ (* 263.50507472100003 x) (+ (* 43.3400022514000014 (* x x)) (* x (* x x)))) 313.399215894) x) 47.066876606000001))) (- (+ (/ y (* x x)) (* 4.16438922227999964 x)) 110.11392429848109)))

  (/ (* (- x 2) (+ (* (+ (* (+ (* (+ (* x 4.16438922227999964) 78.6994924154000017) x) 137.51941641600001) x) y) x) z)) (+ (* (+ (* (+ (* (+ x 43.3400022514000014) x) 263.50507472100003) x) 313.399215894) x) 47.066876606000001)))