Henrywood and Agarwal, Equation (13)

Average Error: 59.5 → 30.0

Time: 20.9s

Precision: binary64

Math

\[\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right)\]

↓

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right) \leq -2.0449564204221706 \cdot 10^{-272}:\\ \;\;\;\;\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(2 \cdot \frac{c0 \cdot {d}^{2}}{w \cdot \left(h \cdot {D}^{2}\right)}\right)\\ \mathbf{elif}\;\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right) \leq 0:\\ \;\;\;\;0.25 \cdot \frac{\left(h \cdot {D}^{2}\right) \cdot {M}^{2}}{{d}^{2}}\\ \mathbf{elif}\;\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right) \leq 4.926673616575587 \cdot 10^{+155}:\\ \;\;\;\;\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \left(\sqrt[3]{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)}} \cdot \left(\sqrt[3]{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)}} \cdot \sqrt[3]{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)}}\right)\right) - M \cdot M}\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\log 1\\ \end{array}\]

FPCore

(FPCore (c0 w h D d M)
 :precision binary64
 (*
  (/ c0 (* 2.0 w))
  (+
   (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))
   (sqrt
    (-
     (*
      (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))
      (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D))))
     (* M M))))))

↓

(FPCore (c0 w h D d M)
 :precision binary64
 (if (<=
      (*
       (/ c0 (* 2.0 w))
       (+
        (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))
        (sqrt
         (-
          (*
           (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))
           (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D))))
          (* M M)))))
      -2.0449564204221706e-272)
   (* (/ c0 (* 2.0 w)) (* 2.0 (/ (* c0 (pow d 2.0)) (* w (* h (pow D 2.0))))))
   (if (<=
        (*
         (/ c0 (* 2.0 w))
         (+
          (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))
          (sqrt
           (-
            (*
             (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))
             (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D))))
            (* M M)))))
        0.0)
     (* 0.25 (/ (* (* h (pow D 2.0)) (pow M 2.0)) (pow d 2.0)))
     (if (<=
          (*
           (/ c0 (* 2.0 w))
           (+
            (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))
            (sqrt
             (-
              (*
               (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))
               (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D))))
              (* M M)))))
          4.926673616575587e+155)
       (*
        (/ c0 (* 2.0 w))
        (+
         (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))
         (sqrt
          (-
           (*
            (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))
            (*
             (cbrt (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D))))
             (*
              (cbrt (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D))))
              (cbrt (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))))))
           (* M M)))))
       (log 1.0)))))

C

double code(double c0, double w, double h, double D, double d, double M) {
	return (c0 / (2.0 * w)) * (((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) + sqrt((((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) * ((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D)))) - (M * M)));
}

↓

double code(double c0, double w, double h, double D, double d, double M) {
	double tmp;
	if (((c0 / (2.0 * w)) * (((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) + sqrt((((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) * ((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D)))) - (M * M)))) <= -2.0449564204221706e-272) {
		tmp = (c0 / (2.0 * w)) * (2.0 * ((c0 * pow(d, 2.0)) / (w * (h * pow(D, 2.0)))));
	} else if (((c0 / (2.0 * w)) * (((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) + sqrt((((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) * ((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D)))) - (M * M)))) <= 0.0) {
		tmp = 0.25 * (((h * pow(D, 2.0)) * pow(M, 2.0)) / pow(d, 2.0));
	} else if (((c0 / (2.0 * w)) * (((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) + sqrt((((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) * ((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D)))) - (M * M)))) <= 4.926673616575587e+155) {
		tmp = (c0 / (2.0 * w)) * (((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) + sqrt((((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) * (cbrt((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) * (cbrt((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D))) * cbrt((c0 * (d * d)) / ((w * h) * (D * D)))))) - (M * M)));
	} else {
		tmp = log(1.0);
	}
	return tmp;
}

Error

Bits error versus c0

Bits error versus w

Bits error versus h

Bits error versus D

Bits error versus d

Bits error versus M

Derivation

1. Split input into 4 regimes

2. if (*.f64 (/.f64 c0 (*.f64 2 w)) (+.f64 (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D))) (sqrt.f64 (-.f64 (*.f64 (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D))) (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D)))) (*.f64 M M))))) < -2.0449564204221706e-272

   1. Initial program 48.0

      \[\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right)\]

   2. Taylor expanded around inf 44.4

      \[\leadsto \frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \color{blue}{\left(2 \cdot \frac{{d}^{2} \cdot c0}{w \cdot \left({D}^{2} \cdot h\right)}\right)}\]

   if -2.0449564204221706e-272 < (*.f64 (/.f64 c0 (*.f64 2 w)) (+.f64 (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D))) (sqrt.f64 (-.f64 (*.f64 (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D))) (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D)))) (*.f64 M M))))) < -0.0

   1. Initial program 28.9

      \[\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right)\]

   2. Taylor expanded around -inf 28.8

      \[\leadsto \frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \color{blue}{\left(0.5 \cdot \frac{w \cdot \left({M}^{2} \cdot \left({D}^{2} \cdot h\right)\right)}{c0 \cdot {d}^{2}}\right)}\]

   3. Simplified 29.6

      \[\leadsto \frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \color{blue}{\left(0.5 \cdot \frac{\left(M \cdot M\right) \cdot \left(w \cdot \left(\left(D \cdot D\right) \cdot h\right)\right)}{\left(d \cdot d\right) \cdot c0}\right)}\]

   4. Taylor expanded around 0 26.5

      \[\leadsto \color{blue}{0.25 \cdot \frac{{M}^{2} \cdot \left({D}^{2} \cdot h\right)}{{d}^{2}}}\]

   if -0.0 < (*.f64 (/.f64 c0 (*.f64 2 w)) (+.f64 (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D))) (sqrt.f64 (-.f64 (*.f64 (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D))) (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D)))) (*.f64 M M))))) < 4.92667361657558732e155

   1. Initial program 10.5

      \[\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right)\]
   2. Using strategy rm

   3. Applied add-cube-cbrt_binary64_1136 10.6

      \[\leadsto \frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \color{blue}{\left(\left(\sqrt[3]{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)}} \cdot \sqrt[3]{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)}}\right) \cdot \sqrt[3]{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)}}\right)} - M \cdot M}\right)\]

   if 4.92667361657558732e155 < (*.f64 (/.f64 c0 (*.f64 2 w)) (+.f64 (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D))) (sqrt.f64 (-.f64 (*.f64 (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D))) (/.f64 (*.f64 c0 (*.f64 d d)) (*.f64 (*.f64 w h) (*.f64 D D)))) (*.f64 M M)))))

   1. Initial program 63.7

      \[\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right)\]

   2. Taylor expanded around -inf 41.0

      \[\leadsto \frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \color{blue}{\left(0.5 \cdot \frac{w \cdot \left({M}^{2} \cdot \left({D}^{2} \cdot h\right)\right)}{c0 \cdot {d}^{2}}\right)}\]

   3. Simplified 41.7

      \[\leadsto \frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \color{blue}{\left(0.5 \cdot \frac{\left(M \cdot M\right) \cdot \left(w \cdot \left(\left(D \cdot D\right) \cdot h\right)\right)}{\left(d \cdot d\right) \cdot c0}\right)}\]
   4. Using strategy rm

   5. Applied add-log-exp_binary64_1140 42.2

      \[\leadsto \color{blue}{\log \left(e^{\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(0.5 \cdot \frac{\left(M \cdot M\right) \cdot \left(w \cdot \left(\left(D \cdot D\right) \cdot h\right)\right)}{\left(d \cdot d\right) \cdot c0}\right)}\right)}\]

   6. Simplified 33.8

      \[\leadsto \log \color{blue}{\left({\left(e^{\frac{c0}{w} \cdot 0.25}\right)}^{\left(\frac{w \cdot \left(\left(M \cdot M\right) \cdot \left(\left(D \cdot D\right) \cdot h\right)\right)}{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}\right)}\right)}\]

   7. Taylor expanded around inf 29.6

      \[\leadsto \log \color{blue}{1}\]
3. Recombined 4 regimes into one program.

4. Final simplification 30.0

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right) \leq -2.0449564204221706 \cdot 10^{-272}:\\ \;\;\;\;\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(2 \cdot \frac{c0 \cdot {d}^{2}}{w \cdot \left(h \cdot {D}^{2}\right)}\right)\\ \mathbf{elif}\;\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right) \leq 0:\\ \;\;\;\;0.25 \cdot \frac{\left(h \cdot {D}^{2}\right) \cdot {M}^{2}}{{d}^{2}}\\ \mathbf{elif}\;\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} - M \cdot M}\right) \leq 4.926673616575587 \cdot 10^{+155}:\\ \;\;\;\;\frac{c0}{2 \cdot w} \cdot \left(\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} + \sqrt{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)} \cdot \left(\sqrt[3]{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)}} \cdot \left(\sqrt[3]{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)}} \cdot \sqrt[3]{\frac{c0 \cdot \left(d \cdot d\right)}{\left(w \cdot h\right) \cdot \left(D \cdot D\right)}}\right)\right) - M \cdot M}\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\log 1\\ \end{array}\]

Reproduce

herbie shell --seed 2021015 
(FPCore (c0 w h D d M)
  :name "Henrywood and Agarwal, Equation (13)"
  :precision binary64
  (* (/ c0 (* 2.0 w)) (+ (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D))) (sqrt (- (* (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D))) (/ (* c0 (* d d)) (* (* w h) (* D D)))) (* M M))))))