Average Error: 27.0 → 0.8
Time: 23.8s
Precision: binary64
\[\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922228 + 78.6994924154\right) \cdot x + 137.519416416\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514\right) \cdot x + 263.505074721\right) \cdot x + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606} \]
↓
\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq -3.272620141963037 \cdot 10^{+47} \lor \neg \left(x \leq 5.857838753793935 \cdot 10^{+60}\right):\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, \frac{3655.1204654076414}{x}\right) + \frac{y}{x \cdot x}\right) - \left(110.1139242984811 + \frac{130977.50649958357}{x \cdot x}\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}}{\frac{x + 2}{\mathsf{fma}\left(x, x, -4\right)}}\\ \end{array} \]
\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922228 + 78.6994924154\right) \cdot x + 137.519416416\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514\right) \cdot x + 263.505074721\right) \cdot x + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606}
↓
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;x \leq -3.272620141963037 \cdot 10^{+47} \lor \neg \left(x \leq 5.857838753793935 \cdot 10^{+60}\right):\\
\;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, \frac{3655.1204654076414}{x}\right) + \frac{y}{x \cdot x}\right) - \left(110.1139242984811 + \frac{130977.50649958357}{x \cdot x}\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}}{\frac{x + 2}{\mathsf{fma}\left(x, x, -4\right)}}\\


\end{array}

(FPCore (x y z)
 :precision binary64
 (/
  (*
   (- 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)))
↓
(FPCore (x y z)
 :precision binary64
 (if (or (<= x -3.272620141963037e+47) (not (<= x 5.857838753793935e+60)))
   (-
    (+ (fma x 4.16438922228 (/ 3655.1204654076414 x)) (/ y (* x x)))
    (+ 110.1139242984811 (/ 130977.50649958357 (* x x))))
   (/
    (/
     (fma
      x
      (fma x (fma x (fma x 4.16438922228 78.6994924154) 137.519416416) y)
      z)
     (fma
      x
      (fma x (fma x (+ x 43.3400022514) 263.505074721) 313.399215894)
      47.066876606))
    (/ (+ x 2.0) (fma x x -4.0)))))
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 tmp;
	if ((x <= -3.272620141963037e+47) || !(x <= 5.857838753793935e+60)) {
		tmp = (fma(x, 4.16438922228, (3655.1204654076414 / x)) + (y / (x * x))) - (110.1139242984811 + (130977.50649958357 / (x * x)));
	} else {
		tmp = (fma(x, fma(x, fma(x, fma(x, 4.16438922228, 78.6994924154), 137.519416416), y), z) / fma(x, fma(x, fma(x, (x + 43.3400022514), 263.505074721), 313.399215894), 47.066876606)) / ((x + 2.0) / fma(x, x, -4.0));
	}
	return tmp;
}

Error

Bits error versus x

Bits error versus y

Bits error versus z

Target

Original27.0
Target0.8
Herbie0.8
\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;x < -3.326128725870005 \cdot 10^{+62}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{y}{x \cdot x} + 4.16438922228 \cdot x\right) - 110.1139242984811\\ \mathbf{elif}\;x < 9.429991714554673 \cdot 10^{+55}:\\ \;\;\;\;\frac{x - 2}{1} \cdot \frac{\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922228 + 78.6994924154\right) \cdot x + 137.519416416\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z}{\left(\left(263.505074721 \cdot x + \left(43.3400022514 \cdot \left(x \cdot x\right) + x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right) + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{y}{x \cdot x} + 4.16438922228 \cdot x\right) - 110.1139242984811\\ \end{array} \]

Derivation

  1. Split input into 2 regimes

  2. if x < -3.27262014196303689e47 or 5.85783875379393478e60 < x

    1. Initial program 62.8

      \[\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922228 + 78.6994924154\right) \cdot x + 137.519416416\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514\right) \cdot x + 263.505074721\right) \cdot x + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606} \]

    2. Simplified62.8

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(x - 2\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}} \]

    3. Taylor expanded in x around inf 1.0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{y}{{x}^{2}} + \left(3655.1204654076414 \cdot \frac{1}{x} + 4.16438922228 \cdot x\right)\right) - \left(110.1139242984811 + 130977.50649958357 \cdot \frac{1}{{x}^{2}}\right)} \]

    4. Simplified1.0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, \frac{3655.1204654076414}{x}\right) + \frac{y}{x \cdot x}\right) - \left(110.1139242984811 + \frac{130977.50649958357}{x \cdot x}\right)} \]

    if -3.27262014196303689e47 < x < 5.85783875379393478e60

    1. Initial program 1.6

      \[\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(\left(\left(\left(x \cdot 4.16438922228 + 78.6994924154\right) \cdot x + 137.519416416\right) \cdot x + y\right) \cdot x + z\right)}{\left(\left(\left(x + 43.3400022514\right) \cdot x + 263.505074721\right) \cdot x + 313.399215894\right) \cdot x + 47.066876606} \]

    2. Simplified1.6

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(x - 2\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}} \]

    3. Applied *-un-lft-identity_binary641.6

      \[\leadsto \frac{\left(x - 2\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\color{blue}{1 \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}} \]

    4. Applied times-frac_binary640.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{x - 2}{1} \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}} \]

    5. Simplified0.7

      \[\leadsto \color{blue}{\left(x - 2\right)} \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)} \]

    6. Applied flip--_binary640.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{x \cdot x - 2 \cdot 2}{x + 2}} \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)} \]

    7. Applied associate-*l/_binary640.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(x \cdot x - 2 \cdot 2\right) \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}}{x + 2}} \]

    8. Simplified0.7

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)} \cdot \mathsf{fma}\left(x, x, -4\right)}}{x + 2} \]

    9. Applied associate-/l*_binary640.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}}{\frac{x + 2}{\mathsf{fma}\left(x, x, -4\right)}}} \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.

  4. Final simplification0.8

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq -3.272620141963037 \cdot 10^{+47} \lor \neg \left(x \leq 5.857838753793935 \cdot 10^{+60}\right):\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, \frac{3655.1204654076414}{x}\right) + \frac{y}{x \cdot x}\right) - \left(110.1139242984811 + \frac{130977.50649958357}{x \cdot x}\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}}{\frac{x + 2}{\mathsf{fma}\left(x, x, -4\right)}}\\ \end{array} \]

Reproduce

herbie shell --seed 2021280 
(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 2.0) 1.0) (/ (+ (* (+ (* (+ (* (+ (* 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 2.0) (+ (* (+ (* (+ (* (+ (* x 4.16438922228) 78.6994924154) x) 137.519416416) x) y) x) z)) (+ (* (+ (* (+ (* (+ x 43.3400022514) x) 263.505074721) x) 313.399215894) x) 47.066876606)))