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

Average Error: 12.0 → 10.3

Time: 10.3s

Precision: 64

Math

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

↓

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \le 6.6859792392500106 \cdot 10^{96}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - \left(\left(z \cdot b\right) \cdot c + \left(-t \cdot \left(i \cdot b\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(\left(\sqrt[3]{c \cdot a - y \cdot i} \cdot \sqrt[3]{c \cdot a - y \cdot i}\right) \cdot \sqrt[3]{c \cdot a - y \cdot i}, j, x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right)\right)\\ \end{array}\]

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 ((b <= 6.685979239250011e+96)) {
		temp = fma(((c * a) - (y * i)), j, ((x * ((y * z) - (t * a))) - (((z * b) * c) + -(t * (i * b)))));
	} else {
		temp = fma(((cbrt(((c * a) - (y * i))) * cbrt(((c * a) - (y * i)))) * cbrt(((c * a) - (y * i)))), j, ((x * ((y * z) - (t * a))) - (b * ((c * z) - (t * i)))));
	}
	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	20.3
Herbie	10.3

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

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if b < 6.685979239250011e+96

   1. Initial program 12.7

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

   2. Simplified 12.7

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

   4. Applied add-cube-cbrt 12.9

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

   5. Applied associate-*l* 12.9

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

   7. Applied sub-neg 12.9

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

   8. Applied distribute-lft-in 12.9

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

   9. Applied distribute-lft-in 12.9

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

   10. Simplified 12.1

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

   11. Simplified 11.0

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

   13. Applied associate-*r* 10.8

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

   if 6.685979239250011e+96 < b

   1. Initial program 6.6

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

   2. Simplified 6.6

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

   4. Applied add-cube-cbrt 6.8

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

4. Final simplification 10.3

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \le 6.6859792392500106 \cdot 10^{96}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(c \cdot a - y \cdot i, j, x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - \left(\left(z \cdot b\right) \cdot c + \left(-t \cdot \left(i \cdot b\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(\left(\sqrt[3]{c \cdot a - y \cdot i} \cdot \sqrt[3]{c \cdot a - y \cdot i}\right) \cdot \sqrt[3]{c \cdot a - y \cdot i}, j, x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - t \cdot i\right)\right)\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2020066 +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)))))