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

Average Error: 19.6 → 0.1

Time: 4.0s

Precision: 64

Math

\[x + \frac{y \cdot \left(\left(z \cdot 0.0692910599291888946 + 0.49173176105059679\right) \cdot z + 0.279195317918524977\right)}{\left(z + 6.0124592597641033\right) \cdot z + 3.35034381502230394}\]

↓

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;z \le -80423929.993023574 \lor \neg \left(z \le 4031.47174384249547\right):\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(0.07512208616047561, \frac{y}{z}, 0.0692910599291888946 \cdot y\right) + x\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x + \frac{y \cdot \left(\left(z \cdot 0.0692910599291888946 + 0.49173176105059679\right) \cdot z + 0.279195317918524977\right)}{\left(z + 6.0124592597641033\right) \cdot z + 3.35034381502230394}\\ \end{array}\]

C

double code(double x, double y, double z) {
	return (x + ((y * ((((z * 0.0692910599291889) + 0.4917317610505968) * z) + 0.279195317918525)) / (((z + 6.012459259764103) * z) + 3.350343815022304)));
}

↓

double code(double x, double y, double z) {
	double temp;
	if (((z <= -80423929.99302357) || !(z <= 4031.4717438424955))) {
		temp = (fma(0.07512208616047561, (y / z), (0.0692910599291889 * y)) + x);
	} else {
		temp = (x + ((y * ((((z * 0.0692910599291889) + 0.4917317610505968) * z) + 0.279195317918525)) / (((z + 6.012459259764103) * z) + 3.350343815022304)));
	}
	return temp;
}

Error

Bits error versus x

Bits error versus y

Bits error versus z

Target

Original	19.6
Target	0.2
Herbie	0.1

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;z \lt -8120153.6524566747:\\ \;\;\;\;\left(\frac{0.07512208616047561}{z} + 0.0692910599291888946\right) \cdot y - \left(\frac{0.404622038699921249 \cdot y}{z \cdot z} - x\right)\\ \mathbf{elif}\;z \lt 657611897278737680000:\\ \;\;\;\;x + \left(y \cdot \left(\left(z \cdot 0.0692910599291888946 + 0.49173176105059679\right) \cdot z + 0.279195317918524977\right)\right) \cdot \frac{1}{\left(z + 6.0124592597641033\right) \cdot z + 3.35034381502230394}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{0.07512208616047561}{z} + 0.0692910599291888946\right) \cdot y - \left(\frac{0.404622038699921249 \cdot y}{z \cdot z} - x\right)\\ \end{array}\]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if z < -80423929.99302357 or 4031.4717438424955 < z

   1. Initial program 40.2

      \[x + \frac{y \cdot \left(\left(z \cdot 0.0692910599291888946 + 0.49173176105059679\right) \cdot z + 0.279195317918524977\right)}{\left(z + 6.0124592597641033\right) \cdot z + 3.35034381502230394}\]

   2. Simplified 33.5

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{y}{\mathsf{fma}\left(z + 6.0124592597641033, z, 3.35034381502230394\right)}, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(z, 0.0692910599291888946, 0.49173176105059679\right), z, 0.279195317918524977\right), x\right)}\]

   3. Taylor expanded around 0 33.5

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\frac{y}{\color{blue}{6.0124592597641033 \cdot z + \left({z}^{2} + 3.35034381502230394\right)}}, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(z, 0.0692910599291888946, 0.49173176105059679\right), z, 0.279195317918524977\right), x\right)\]

   4. Simplified 33.5

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\frac{y}{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(z, 6.0124592597641033, \mathsf{fma}\left(z, z, 3.35034381502230394\right)\right)}}, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(z, 0.0692910599291888946, 0.49173176105059679\right), z, 0.279195317918524977\right), x\right)\]
   5. Using strategy rm

   6. Applied div-inv 33.5

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\color{blue}{y \cdot \frac{1}{\mathsf{fma}\left(z, 6.0124592597641033, \mathsf{fma}\left(z, z, 3.35034381502230394\right)\right)}}, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(z, 0.0692910599291888946, 0.49173176105059679\right), z, 0.279195317918524977\right), x\right)\]

   7. Taylor expanded around inf 0.1

      \[\leadsto \color{blue}{x + \left(0.07512208616047561 \cdot \frac{y}{z} + 0.0692910599291888946 \cdot y\right)}\]

   8. Simplified 0.1

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(0.07512208616047561, \frac{y}{z}, 0.0692910599291888946 \cdot y\right) + x}\]

   if -80423929.99302357 < z < 4031.4717438424955

   1. Initial program 0.1

      \[x + \frac{y \cdot \left(\left(z \cdot 0.0692910599291888946 + 0.49173176105059679\right) \cdot z + 0.279195317918524977\right)}{\left(z + 6.0124592597641033\right) \cdot z + 3.35034381502230394}\]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 0.1

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;z \le -80423929.993023574 \lor \neg \left(z \le 4031.47174384249547\right):\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(0.07512208616047561, \frac{y}{z}, 0.0692910599291888946 \cdot y\right) + x\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x + \frac{y \cdot \left(\left(z \cdot 0.0692910599291888946 + 0.49173176105059679\right) \cdot z + 0.279195317918524977\right)}{\left(z + 6.0124592597641033\right) \cdot z + 3.35034381502230394}\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2020058 +o rules:numerics
(FPCore (x y z)
  :name "Numeric.SpecFunctions:logGamma from math-functions-0.1.5.2, B"
  :precision binary64

  :herbie-target
  (if (< z -8120153.652456675) (- (* (+ (/ 0.07512208616047561 z) 0.0692910599291889) y) (- (/ (* 0.40462203869992125 y) (* z z)) x)) (if (< z 657611897278737680000) (+ x (* (* y (+ (* (+ (* z 0.0692910599291889) 0.4917317610505968) z) 0.279195317918525)) (/ 1 (+ (* (+ z 6.012459259764103) z) 3.350343815022304)))) (- (* (+ (/ 0.07512208616047561 z) 0.0692910599291889) y) (- (/ (* 0.40462203869992125 y) (* z z)) x))))

  (+ x (/ (* y (+ (* (+ (* z 0.0692910599291889) 0.4917317610505968) z) 0.279195317918525)) (+ (* (+ z 6.012459259764103) z) 3.350343815022304))))