Numeric.SpecFunctions:$slogFactorial from math-functions-0.1.5.2, B

Average Error: 6.0 → 4.0

Time: 9.0s

Precision: binary64

Math

\[\left(\left(\left(x - 0.5\right) \cdot \log x - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{\left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) \cdot z + 0.083333333333333}{x}\]

↓

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 18638278.06879662:\\ \;\;\;\;\left(\left(\log \left(\sqrt[3]{-x} \cdot \sqrt[3]{-1}\right) \cdot \left(-1.5 + x \cdot 3\right) - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{z \cdot \left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) + 0.083333333333333}{x}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(0.91893853320467 + \left(\left(x - 0.5\right) \cdot \log x - x\right)\right) + \left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot \frac{z \cdot z}{x} - 0.0027777777777778 \cdot \frac{z}{x}\right)\\ \end{array}\]

FPCore

(FPCore (x y z)
 :precision binary64
 (+
  (+ (- (* (- x 0.5) (log x)) x) 0.91893853320467)
  (/
   (+
    (* (- (* (+ y 0.0007936500793651) z) 0.0027777777777778) z)
    0.083333333333333)
   x)))

↓

(FPCore (x y z)
 :precision binary64
 (if (<= x 18638278.06879662)
   (+
    (+
     (- (* (log (* (cbrt (- x)) (cbrt -1.0))) (+ -1.5 (* x 3.0))) x)
     0.91893853320467)
    (/
     (+
      (* z (- (* (+ y 0.0007936500793651) z) 0.0027777777777778))
      0.083333333333333)
     x))
   (+
    (+ 0.91893853320467 (- (* (- x 0.5) (log x)) x))
    (-
     (* (+ y 0.0007936500793651) (/ (* z z) x))
     (* 0.0027777777777778 (/ z x))))))

C

double code(double x, double y, double z) {
	return ((((x - 0.5) * log(x)) - x) + 0.91893853320467) + ((((((y + 0.0007936500793651) * z) - 0.0027777777777778) * z) + 0.083333333333333) / x);
}

↓

double code(double x, double y, double z) {
	double tmp;
	if (x <= 18638278.06879662) {
		tmp = (((log(cbrt(-x) * cbrt(-1.0)) * (-1.5 + (x * 3.0))) - x) + 0.91893853320467) + (((z * (((y + 0.0007936500793651) * z) - 0.0027777777777778)) + 0.083333333333333) / x);
	} else {
		tmp = (0.91893853320467 + (((x - 0.5) * log(x)) - x)) + (((y + 0.0007936500793651) * ((z * z) / x)) - (0.0027777777777778 * (z / x)));
	}
	return tmp;
}

Error

Bits error versus x

Bits error versus y

Bits error versus z

Target

Original	6.0
Target	1.2
Herbie	4.0

\[\left(\left(\left(x - 0.5\right) \cdot \log x + \left(0.91893853320467 - x\right)\right) + \frac{0.083333333333333}{x}\right) + \frac{z}{x} \cdot \left(z \cdot \left(y + 0.0007936500793651\right) - 0.0027777777777778\right)\]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if x < 18638278.06879662

   1. Initial program 0.1

      \[\left(\left(\left(x - 0.5\right) \cdot \log x - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{\left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) \cdot z + 0.083333333333333}{x}\]
   2. Using strategy rm

   3. Applied add-cube-cbrt_binary64_13874 0.1

      \[\leadsto \left(\left(\left(x - 0.5\right) \cdot \log \color{blue}{\left(\left(\sqrt[3]{x} \cdot \sqrt[3]{x}\right) \cdot \sqrt[3]{x}\right)} - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{\left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) \cdot z + 0.083333333333333}{x}\]

   4. Applied log-prod_binary64_13925 0.1

      \[\leadsto \left(\left(\left(x - 0.5\right) \cdot \color{blue}{\left(\log \left(\sqrt[3]{x} \cdot \sqrt[3]{x}\right) + \log \left(\sqrt[3]{x}\right)\right)} - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{\left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) \cdot z + 0.083333333333333}{x}\]

   5. Applied distribute-rgt-in_binary64_13789 0.1

      \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left(\log \left(\sqrt[3]{x} \cdot \sqrt[3]{x}\right) \cdot \left(x - 0.5\right) + \log \left(\sqrt[3]{x}\right) \cdot \left(x - 0.5\right)\right)} - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{\left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) \cdot z + 0.083333333333333}{x}\]

   6. Simplified 0.1

      \[\leadsto \left(\left(\left(\color{blue}{\left(x - 0.5\right) \cdot \left(2 \cdot \log \left(\sqrt[3]{x}\right)\right)} + \log \left(\sqrt[3]{x}\right) \cdot \left(x - 0.5\right)\right) - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{\left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) \cdot z + 0.083333333333333}{x}\]

   7. Simplified 0.1

      \[\leadsto \left(\left(\left(\left(x - 0.5\right) \cdot \left(2 \cdot \log \left(\sqrt[3]{x}\right)\right) + \color{blue}{\left(x - 0.5\right) \cdot \log \left(\sqrt[3]{x}\right)}\right) - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{\left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) \cdot z + 0.083333333333333}{x}\]

   8. Taylor expanded around -inf 64.0

      \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left(3 \cdot \left(\log \left({\left(-1 \cdot x\right)}^{0.3333333333333333} \cdot \sqrt[3]{-1}\right) \cdot x\right) - 1.5 \cdot \log \left({\left(-1 \cdot x\right)}^{0.3333333333333333} \cdot \sqrt[3]{-1}\right)\right)} - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{\left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) \cdot z + 0.083333333333333}{x}\]

   9. Simplified 0.1

      \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\log \left(\sqrt[3]{-x} \cdot \sqrt[3]{-1}\right) \cdot \left(-1.5 + x \cdot 3\right)} - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{\left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) \cdot z + 0.083333333333333}{x}\]

   if 18638278.06879662 < x

   1. Initial program 10.3

      \[\left(\left(\left(x - 0.5\right) \cdot \log x - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{\left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) \cdot z + 0.083333333333333}{x}\]

   2. Taylor expanded around inf 10.4

      \[\leadsto \left(\left(\left(x - 0.5\right) \cdot \log x - x\right) + 0.91893853320467\right) + \color{blue}{\left(\left(\frac{{z}^{2} \cdot y}{x} + 0.0007936500793651 \cdot \frac{{z}^{2}}{x}\right) - 0.0027777777777778 \cdot \frac{z}{x}\right)}\]

   3. Simplified 6.8

      \[\leadsto \left(\left(\left(x - 0.5\right) \cdot \log x - x\right) + 0.91893853320467\right) + \color{blue}{\left(\frac{z \cdot z}{x} \cdot \left(y + 0.0007936500793651\right) - 0.0027777777777778 \cdot \frac{z}{x}\right)}\]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 4.0

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 18638278.06879662:\\ \;\;\;\;\left(\left(\log \left(\sqrt[3]{-x} \cdot \sqrt[3]{-1}\right) \cdot \left(-1.5 + x \cdot 3\right) - x\right) + 0.91893853320467\right) + \frac{z \cdot \left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot z - 0.0027777777777778\right) + 0.083333333333333}{x}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(0.91893853320467 + \left(\left(x - 0.5\right) \cdot \log x - x\right)\right) + \left(\left(y + 0.0007936500793651\right) \cdot \frac{z \cdot z}{x} - 0.0027777777777778 \cdot \frac{z}{x}\right)\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2020280 
(FPCore (x y z)
  :name "Numeric.SpecFunctions:$slogFactorial from math-functions-0.1.5.2, B"
  :precision binary64

  :herbie-target
  (+ (+ (+ (* (- x 0.5) (log x)) (- 0.91893853320467 x)) (/ 0.083333333333333 x)) (* (/ z x) (- (* z (+ y 0.0007936500793651)) 0.0027777777777778)))

  (+ (+ (- (* (- x 0.5) (log x)) x) 0.91893853320467) (/ (+ (* (- (* (+ y 0.0007936500793651) z) 0.0027777777777778) z) 0.083333333333333) x)))