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

Average Error: 26.4 → 0.8

Time: 33.1s

Precision: 64

Math

\[\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922227999964 + 78.6994924154000017\right) \cdot x + 137.51941641600001\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514000014\right) \cdot x + 263.50507472100003\right) \cdot x + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606000001}\]

↓

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922227999964 + 78.6994924154000017\right) \cdot x + 137.51941641600001\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514000014\right) \cdot x + 263.50507472100003\right) \cdot x + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606000001} \le 2.6405861974470837 \cdot 10^{306}:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{1}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}} \cdot \frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{x + 2}}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)}}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, \frac{y}{{x}^{2}} - 110.11392429848109\right)\\ \end{array}\]

C

double code(double x, double y, double z) {
	return (((x - 2.0) * ((((((((x * 4.16438922228) + 78.6994924154) * x) + 137.519416416) * x) + y) * x) + z)) / (((((((x + 43.3400022514) * x) + 263.505074721) * x) + 313.399215894) * x) + 47.066876606));
}

↓

double code(double x, double y, double z) {
	double temp;
	if (((((x - 2.0) * ((((((((x * 4.16438922228) + 78.6994924154) * x) + 137.519416416) * x) + y) * x) + z)) / (((((((x + 43.3400022514) * x) + 263.505074721) * x) + 313.399215894) * x) + 47.066876606)) <= 2.6405861974470837e+306)) {
		temp = (((1.0 / sqrt(fma(fma(fma((x + 43.3400022514), x, 263.505074721), x, 313.399215894), x, 47.066876606))) * (((x * x) - (2.0 * 2.0)) / (x + 2.0))) / (sqrt(fma(fma(fma((x + 43.3400022514), x, 263.505074721), x, 313.399215894), x, 47.066876606)) / fma(fma(fma(fma(x, 4.16438922228, 78.6994924154), x, 137.519416416), x, y), x, z)));
	} else {
		temp = fma(x, 4.16438922228, ((y / pow(x, 2.0)) - 110.1139242984811));
	}
	return temp;
}

Error

Bits error versus x

Bits error versus y

Bits error versus z

Target

Original	26.4
Target	0.6
Herbie	0.8

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \lt -3.3261287258700048 \cdot 10^{62}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{y}{x \cdot x} + 4.16438922227999964 \cdot x\right) - 110.11392429848109\\ \mathbf{elif}\;x \lt 9.4299917145546727 \cdot 10^{55}:\\ \;\;\;\;\frac{x - 2}{1} \cdot \frac{\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922227999964 + 78.6994924154000017\right) \cdot x + 137.51941641600001\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z}{\left(\left(263.50507472100003 \cdot x + \left(43.3400022514000014 \cdot \left(x \cdot x\right) + x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right) + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606000001}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{y}{x \cdot x} + 4.16438922227999964 \cdot x\right) - 110.11392429848109\\ \end{array}\]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (/ (* (- x 2.0) (+ (* (+ (* (+ (* (+ (* x 4.16438922228) 78.6994924154) x) 137.519416416) x) y) x) z)) (+ (* (+ (* (+ (* (+ x 43.3400022514) x) 263.505074721) x) 313.399215894) x) 47.066876606)) < 2.6405861974470837e+306

   1. Initial program 2.3

      \[\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922227999964 + 78.6994924154000017\right) \cdot x + 137.51941641600001\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514000014\right) \cdot x + 263.50507472100003\right) \cdot x + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606000001}\]

   2. Simplified 0.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{x - 2}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)}}}\]
   3. Using strategy rm

   4. Applied flip-- 0.7

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{x + 2}}}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)}}\]

   5. Applied associate-/l/ 0.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)} \cdot \left(x + 2\right)}}\]
   6. Using strategy rm

   7. Applied *-un-lft-identity 0.7

      \[\leadsto \frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}{\color{blue}{1 \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)}} \cdot \left(x + 2\right)}\]

   8. Applied add-sqr-sqrt 0.9

      \[\leadsto \frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{\frac{\color{blue}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)} \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}}{1 \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)} \cdot \left(x + 2\right)}\]

   9. Applied times-frac 1.0

      \[\leadsto \frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{\color{blue}{\left(\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{1} \cdot \frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)}\right)} \cdot \left(x + 2\right)}\]

   10. Applied associate-*l* 1.0

       \[\leadsto \frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{\color{blue}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{1} \cdot \left(\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)} \cdot \left(x + 2\right)\right)}}\]

   11. Applied *-un-lft-identity 1.0

       \[\leadsto \frac{\color{blue}{1 \cdot \left(x \cdot x - 2 \cdot 2\right)}}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{1} \cdot \left(\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)} \cdot \left(x + 2\right)\right)}\]

   12. Applied times-frac 1.0

       \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{1}} \cdot \frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)} \cdot \left(x + 2\right)}}\]

   13. Simplified 1.0

       \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}} \cdot \frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)} \cdot \left(x + 2\right)}\]
   14. Using strategy rm

   15. Applied *-commutative 1.0

       \[\leadsto \frac{1}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}} \cdot \frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{\color{blue}{\left(x + 2\right) \cdot \frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)}}}\]

   16. Applied associate-/r* 1.0

       \[\leadsto \frac{1}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}} \cdot \color{blue}{\frac{\frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{x + 2}}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)}}}\]

   17. Applied associate-*r/ 1.0

       \[\leadsto \color{blue}{\frac{\frac{1}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}} \cdot \frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{x + 2}}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)}}}\]

   if 2.6405861974470837e+306 < (/ (* (- x 2.0) (+ (* (+ (* (+ (* (+ (* x 4.16438922228) 78.6994924154) x) 137.519416416) x) y) x) z)) (+ (* (+ (* (+ (* (+ x 43.3400022514) x) 263.505074721) x) 313.399215894) x) 47.066876606))

   1. Initial program 64.0

      \[\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922227999964 + 78.6994924154000017\right) \cdot x + 137.51941641600001\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514000014\right) \cdot x + 263.50507472100003\right) \cdot x + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606000001}\]

   2. Simplified 61.2

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{x - 2}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)}}}\]

   3. Taylor expanded around inf 0.7

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{y}{{x}^{2}} + 4.16438922227999964 \cdot x\right) - 110.11392429848109}\]

   4. Simplified 0.7

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, \frac{y}{{x}^{2}} - 110.11392429848109\right)}\]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 0.8

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922227999964 + 78.6994924154000017\right) \cdot x + 137.51941641600001\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514000014\right) \cdot x + 263.50507472100003\right) \cdot x + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606000001} \le 2.6405861974470837 \cdot 10^{306}:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{1}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}} \cdot \frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{x + 2}}{\frac{\sqrt{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x + 43.3400022514000014, x, 263.50507472100003\right), x, 313.399215894\right), x, 47.066876606000001\right)}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, 78.6994924154000017\right), x, 137.51941641600001\right), x, y\right), x, z\right)}}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922227999964, \frac{y}{{x}^{2}} - 110.11392429848109\right)\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2020066 +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 -3.326128725870005e+62) (- (+ (/ y (* x x)) (* 4.16438922228 x)) 110.1139242984811) (if (< x 9.429991714554673e+55) (* (/ (- x 2) 1) (/ (+ (* (+ (* (+ (* (+ (* x 4.16438922228) 78.6994924154) x) 137.519416416) x) y) x) z) (+ (* (+ (+ (* 263.505074721 x) (+ (* 43.3400022514 (* x x)) (* x (* x x)))) 313.399215894) x) 47.066876606))) (- (+ (/ y (* x x)) (* 4.16438922228 x)) 110.1139242984811)))

  (/ (* (- x 2) (+ (* (+ (* (+ (* (+ (* x 4.16438922228) 78.6994924154) x) 137.519416416) x) y) x) z)) (+ (* (+ (* (+ (* (+ x 43.3400022514) x) 263.505074721) x) 313.399215894) x) 47.066876606)))