Diagrams.Solve.Polynomial:cubForm from diagrams-solve-0.1, E

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Math

\[\left(\left(\left(\left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z\right) \cdot t - \left(a \cdot 4\right) \cdot t\right) + b \cdot c\right) - \left(x \cdot 4\right) \cdot i\right) - \left(j \cdot 27\right) \cdot k\]

↓

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left(\left(\left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z\right) \cdot t - t \cdot \left(a \cdot 4\right)\right) + b \cdot c\right) - \left(x \cdot 4\right) \cdot i \leq -4.1388173340478307 \cdot 10^{+245}:\\ \;\;\;\;\left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k} \cdot \left(\sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k} \cdot \sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k}\right)\right)\right) - t \cdot \left(a \cdot 4\right)\\ \mathbf{elif}\;\left(\left(\left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z\right) \cdot t - t \cdot \left(a \cdot 4\right)\right) + b \cdot c\right) - \left(x \cdot 4\right) \cdot i \leq 9.243851517485833 \cdot 10^{+302}:\\ \;\;\;\;t \cdot \left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z - a \cdot 4\right) + \left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + j \cdot \left(27 \cdot k\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \left(j \cdot 27\right) \cdot k\right)\right) - t \cdot \left(a \cdot 4\right)\\ \end{array}\]

FPCore

(FPCore (x y z t a b c i j k)
 :precision binary64
 (-
  (-
   (+ (- (* (* (* (* x 18.0) y) z) t) (* (* a 4.0) t)) (* b c))
   (* (* x 4.0) i))
  (* (* j 27.0) k)))

↓

(FPCore (x y z t a b c i j k)
 :precision binary64
 (if (<=
      (-
       (+ (- (* (* (* (* x 18.0) y) z) t) (* t (* a 4.0))) (* b c))
       (* (* x 4.0) i))
      -4.1388173340478307e+245)
   (-
    (-
     (* b c)
     (+
      (* (* x 4.0) i)
      (*
       (cbrt (* (* j 27.0) k))
       (* (cbrt (* (* j 27.0) k)) (cbrt (* (* j 27.0) k))))))
    (* t (* a 4.0)))
   (if (<=
        (-
         (+ (- (* (* (* (* x 18.0) y) z) t) (* t (* a 4.0))) (* b c))
         (* (* x 4.0) i))
        9.243851517485833e+302)
     (+
      (* t (- (* (* (* x 18.0) y) z) (* a 4.0)))
      (- (* b c) (+ (* (* x 4.0) i) (* j (* 27.0 k)))))
     (- (- (* b c) (+ (* (* x 4.0) i) (* (* j 27.0) k))) (* t (* a 4.0))))))

C

double code(double x, double y, double z, double t, double a, double b, double c, double i, double j, double k) {
	return (((((((x * 18.0) * y) * z) * t) - ((a * 4.0) * t)) + (b * c)) - ((x * 4.0) * i)) - ((j * 27.0) * k);
}

↓

double code(double x, double y, double z, double t, double a, double b, double c, double i, double j, double k) {
	double tmp;
	if ((((((((x * 18.0) * y) * z) * t) - (t * (a * 4.0))) + (b * c)) - ((x * 4.0) * i)) <= -4.1388173340478307e+245) {
		tmp = ((b * c) - (((x * 4.0) * i) + (cbrt((j * 27.0) * k) * (cbrt((j * 27.0) * k) * cbrt((j * 27.0) * k))))) - (t * (a * 4.0));
	} else if ((((((((x * 18.0) * y) * z) * t) - (t * (a * 4.0))) + (b * c)) - ((x * 4.0) * i)) <= 9.243851517485833e+302) {
		tmp = (t * ((((x * 18.0) * y) * z) - (a * 4.0))) + ((b * c) - (((x * 4.0) * i) + (j * (27.0 * k))));
	} else {
		tmp = ((b * c) - (((x * 4.0) * i) + ((j * 27.0) * k))) - (t * (a * 4.0));
	}
	return tmp;
}

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

Bits error versus k

Target

Original	6.0
Target	1.5
Herbie	4.1

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;t < -1.6210815397541398 \cdot 10^{-69}:\\ \;\;\;\;\left(\left(18 \cdot t\right) \cdot \left(\left(x \cdot y\right) \cdot z\right) - \left(a \cdot t + i \cdot x\right) \cdot 4\right) - \left(\left(k \cdot j\right) \cdot 27 - c \cdot b\right)\\ \mathbf{elif}\;t < 165.68027943805222:\\ \;\;\;\;\left(\left(18 \cdot y\right) \cdot \left(x \cdot \left(z \cdot t\right)\right) - \left(a \cdot t + i \cdot x\right) \cdot 4\right) + \left(c \cdot b - 27 \cdot \left(k \cdot j\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\left(18 \cdot t\right) \cdot \left(\left(x \cdot y\right) \cdot z\right) - \left(a \cdot t + i \cdot x\right) \cdot 4\right) - \left(\left(k \cdot j\right) \cdot 27 - c \cdot b\right)\\ \end{array}\]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if (-.f64 (+.f64 (-.f64 (*.f64 (*.f64 (*.f64 (*.f64 x 18) y) z) t) (*.f64 (*.f64 a 4) t)) (*.f64 b c)) (*.f64 (*.f64 x 4) i)) < -4.13881733404783065e245

   1. Initial program 22.3

      \[\left(\left(\left(\left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z\right) \cdot t - \left(a \cdot 4\right) \cdot t\right) + b \cdot c\right) - \left(x \cdot 4\right) \cdot i\right) - \left(j \cdot 27\right) \cdot k\]

   2. Simplified 22.3

      \[\leadsto \color{blue}{t \cdot \left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z - a \cdot 4\right) + \left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \left(j \cdot 27\right) \cdot k\right)\right)}\]
   3. Using strategy rm

   4. Applied add-cube-cbrt_binary64_19550 22.3

      \[\leadsto t \cdot \left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z - a \cdot 4\right) + \left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \color{blue}{\left(\sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k} \cdot \sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k}\right) \cdot \sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k}}\right)\right)\]

   5. Taylor expanded around 0 18.1

      \[\leadsto t \cdot \left(\color{blue}{0} - a \cdot 4\right) + \left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \left(\sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k} \cdot \sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k}\right) \cdot \sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k}\right)\right)\]

   if -4.13881733404783065e245 < (-.f64 (+.f64 (-.f64 (*.f64 (*.f64 (*.f64 (*.f64 x 18) y) z) t) (*.f64 (*.f64 a 4) t)) (*.f64 b c)) (*.f64 (*.f64 x 4) i)) < 9.24385151748583336e302

   1. Initial program 0.3

      \[\left(\left(\left(\left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z\right) \cdot t - \left(a \cdot 4\right) \cdot t\right) + b \cdot c\right) - \left(x \cdot 4\right) \cdot i\right) - \left(j \cdot 27\right) \cdot k\]

   2. Simplified 0.3

      \[\leadsto \color{blue}{t \cdot \left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z - a \cdot 4\right) + \left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \left(j \cdot 27\right) \cdot k\right)\right)}\]
   3. Using strategy rm

   4. Applied associate-*l*_binary64_19456 0.4

      \[\leadsto t \cdot \left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z - a \cdot 4\right) + \left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \color{blue}{j \cdot \left(27 \cdot k\right)}\right)\right)\]

   if 9.24385151748583336e302 < (-.f64 (+.f64 (-.f64 (*.f64 (*.f64 (*.f64 (*.f64 x 18) y) z) t) (*.f64 (*.f64 a 4) t)) (*.f64 b c)) (*.f64 (*.f64 x 4) i))

   1. Initial program 56.6

      \[\left(\left(\left(\left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z\right) \cdot t - \left(a \cdot 4\right) \cdot t\right) + b \cdot c\right) - \left(x \cdot 4\right) \cdot i\right) - \left(j \cdot 27\right) \cdot k\]

   2. Simplified 56.6

      \[\leadsto \color{blue}{t \cdot \left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z - a \cdot 4\right) + \left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \left(j \cdot 27\right) \cdot k\right)\right)}\]

   3. Taylor expanded around 0 29.8

      \[\leadsto t \cdot \left(\color{blue}{0} - a \cdot 4\right) + \left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \left(j \cdot 27\right) \cdot k\right)\right)\]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 4.1

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left(\left(\left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z\right) \cdot t - t \cdot \left(a \cdot 4\right)\right) + b \cdot c\right) - \left(x \cdot 4\right) \cdot i \leq -4.1388173340478307 \cdot 10^{+245}:\\ \;\;\;\;\left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k} \cdot \left(\sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k} \cdot \sqrt[3]{\left(j \cdot 27\right) \cdot k}\right)\right)\right) - t \cdot \left(a \cdot 4\right)\\ \mathbf{elif}\;\left(\left(\left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z\right) \cdot t - t \cdot \left(a \cdot 4\right)\right) + b \cdot c\right) - \left(x \cdot 4\right) \cdot i \leq 9.243851517485833 \cdot 10^{+302}:\\ \;\;\;\;t \cdot \left(\left(\left(x \cdot 18\right) \cdot y\right) \cdot z - a \cdot 4\right) + \left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + j \cdot \left(27 \cdot k\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(b \cdot c - \left(\left(x \cdot 4\right) \cdot i + \left(j \cdot 27\right) \cdot k\right)\right) - t \cdot \left(a \cdot 4\right)\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2020355 
(FPCore (x y z t a b c i j k)
  :name "Diagrams.Solve.Polynomial:cubForm  from diagrams-solve-0.1, E"
  :precision binary64

  :herbie-target
  (if (< t -1.6210815397541398e-69) (- (- (* (* 18.0 t) (* (* x y) z)) (* (+ (* a t) (* i x)) 4.0)) (- (* (* k j) 27.0) (* c b))) (if (< t 165.68027943805222) (+ (- (* (* 18.0 y) (* x (* z t))) (* (+ (* a t) (* i x)) 4.0)) (- (* c b) (* 27.0 (* k j)))) (- (- (* (* 18.0 t) (* (* x y) z)) (* (+ (* a t) (* i x)) 4.0)) (- (* (* k j) 27.0) (* c b)))))

  (- (- (+ (- (* (* (* (* x 18.0) y) z) t) (* (* a 4.0) t)) (* b c)) (* (* x 4.0) i)) (* (* j 27.0) k)))