Data.Colour.Matrix:determinant from colour-2.3.3, A

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Precision: 64

Math

\[\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right)\right) + j \cdot \left(c \cdot a - y \cdot i\right)\]

↓

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;t \le 1.82790134936837119 \cdot 10^{138}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(y, z, -a \cdot t\right) + x \cdot \mathsf{fma}\left(-a, t, a \cdot t\right)\right) - \left(b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right) + b \cdot \mathsf{fma}\left(-i, t, i \cdot t\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, \mathsf{fma}\left(t, i \cdot b, -\mathsf{fma}\left(z, b \cdot c, a \cdot \left(x \cdot t\right)\right)\right)\right)\\ \end{array}\]

C

double code(double x, double y, double z, double t, double a, double b, double c, double i, double j) {
	return (((x * ((y * z) - (t * a))) - (b * ((c * z) - (t * i)))) + (j * ((c * a) - (y * i))));
}

↓

double code(double x, double y, double z, double t, double a, double b, double c, double i, double j) {
	double temp;
	if ((t <= 1.8279013493683712e+138)) {
		temp = fma(((c * a) - (y * i)), j, (((x * fma(y, z, -(a * t))) + (x * fma(-a, t, (a * t)))) - ((b * ((c * z) - (t * i))) + (b * fma(-i, t, (i * t))))));
	} else {
		temp = fma(((c * a) - (y * i)), j, fma(t, (i * b), -fma(z, (b * c), (a * (x * t)))));
	}
	return temp;
}

Error

Bits error versus x

Bits error versus y

Bits error versus z

Bits error versus t

Bits error versus a

Bits error versus b

Bits error versus c

Bits error versus i

Bits error versus j

Target

Original	12.0
Target	20.1
Herbie	11.6

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \lt -1.46969429677770502 \cdot 10^{-64}:\\ \;\;\;\;\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - \frac{b \cdot \left({\left(c \cdot z\right)}^{2} - {\left(t \cdot i\right)}^{2}\right)}{c \cdot z + t \cdot i}\right) + j \cdot \left(c \cdot a - y \cdot i\right)\\ \mathbf{elif}\;x \lt 3.2113527362226803 \cdot 10^{-147}:\\ \;\;\;\;\left(b \cdot i - x \cdot a\right) \cdot t - \left(z \cdot \left(c \cdot b\right) - j \cdot \left(c \cdot a - y \cdot i\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - \frac{b \cdot \left({\left(c \cdot z\right)}^{2} - {\left(t \cdot i\right)}^{2}\right)}{c \cdot z + t \cdot i}\right) + j \cdot \left(c \cdot a - y \cdot i\right)\\ \end{array}\]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if t < 1.8279013493683712e+138

   1. Initial program 10.9

      \[\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right)\right) + j \cdot \left(c \cdot a - y \cdot i\right)\]

   2. Simplified 10.9

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right)\right)}\]
   3. Using strategy rm

   4. Applied prod-diff 10.9

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(c, z, -i \cdot t\right) + \mathsf{fma}\left(-i, t, i \cdot t\right)\right)}\right)\]

   5. Applied distribute-lft-in 10.9

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - \color{blue}{\left(b \cdot \mathsf{fma}\left(c, z, -i \cdot t\right) + b \cdot \mathsf{fma}\left(-i, t, i \cdot t\right)\right)}\right)\]

   6. Simplified 10.9

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - \left(\color{blue}{b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right)} + b \cdot \mathsf{fma}\left(-i, t, i \cdot t\right)\right)\right)\]
   7. Using strategy rm

   8. Applied prod-diff 10.9

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, x \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(y, z, -a \cdot t\right) + \mathsf{fma}\left(-a, t, a \cdot t\right)\right)} - \left(b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right) + b \cdot \mathsf{fma}\left(-i, t, i \cdot t\right)\right)\right)\]

   9. Applied distribute-lft-in 10.9

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, \color{blue}{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(y, z, -a \cdot t\right) + x \cdot \mathsf{fma}\left(-a, t, a \cdot t\right)\right)} - \left(b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right) + b \cdot \mathsf{fma}\left(-i, t, i \cdot t\right)\right)\right)\]

   if 1.8279013493683712e+138 < t

   1. Initial program 23.4

      \[\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right)\right) + j \cdot \left(c \cdot a - y \cdot i\right)\]

   2. Simplified 23.4

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right)\right)}\]

   3. Taylor expanded around inf 19.0

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, \color{blue}{t \cdot \left(i \cdot b\right) - \left(z \cdot \left(b \cdot c\right) + a \cdot \left(x \cdot t\right)\right)}\right)\]

   4. Simplified 19.0

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(t, i \cdot b, -\mathsf{fma}\left(z, b \cdot c, a \cdot \left(x \cdot t\right)\right)\right)}\right)\]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 11.6

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;t \le 1.82790134936837119 \cdot 10^{138}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(y, z, -a \cdot t\right) + x \cdot \mathsf{fma}\left(-a, t, a \cdot t\right)\right) - \left(b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right) + b \cdot \mathsf{fma}\left(-i, t, i \cdot t\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, \mathsf{fma}\left(t, i \cdot b, -\mathsf{fma}\left(z, b \cdot c, a \cdot \left(x \cdot t\right)\right)\right)\right)\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2020057 +o rules:numerics
(FPCore (x y z t a b c i j)
  :name "Data.Colour.Matrix:determinant from colour-2.3.3, A"
  :precision binary64

  :herbie-target
  (if (< x -1.469694296777705e-64) (+ (- (* x (- (* y z) (* t a))) (/ (* b (- (pow (* c z) 2) (pow (* t i) 2))) (+ (* c z) (* t i)))) (* j (- (* c a) (* y i)))) (if (< x 3.2113527362226803e-147) (- (* (- (* b i) (* x a)) t) (- (* z (* c b)) (* j (- (* c a) (* y i))))) (+ (- (* x (- (* y z) (* t a))) (/ (* b (- (pow (* c z) 2) (pow (* t i) 2))) (+ (* c z) (* t i)))) (* j (- (* c a) (* y i))))))

  (+ (- (* x (- (* y z) (* t a))) (* b (- (* c z) (* t i)))) (* j (- (* c a) (* y i)))))