Average Error: 26.1 → 10.2
Time: 8.9s
Precision: binary64
\[\frac{x.re \cdot y.re + x.im \cdot y.im}{y.re \cdot y.re + y.im \cdot y.im} \]
\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{x.re \cdot y.re + x.im \cdot y.im}{y.re \cdot y.re + y.im \cdot y.im} \leq 3.619950463838696 \cdot 10^{+262}:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(\frac{y.im}{y.re}, \frac{x.im}{y.re}, \frac{x.re}{y.re}\right)\\ \end{array} \]
\frac{x.re \cdot y.re + x.im \cdot y.im}{y.re \cdot y.re + y.im \cdot y.im}
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;\frac{x.re \cdot y.re + x.im \cdot y.im}{y.re \cdot y.re + y.im \cdot y.im} \leq 3.619950463838696 \cdot 10^{+262}:\\
\;\;\;\;\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left(\frac{y.im}{y.re}, \frac{x.im}{y.re}, \frac{x.re}{y.re}\right)\\


\end{array}
(FPCore (x.re x.im y.re y.im)
 :precision binary64
 (/ (+ (* x.re y.re) (* x.im y.im)) (+ (* y.re y.re) (* y.im y.im))))
(FPCore (x.re x.im y.re y.im)
 :precision binary64
 (if (<=
      (/ (+ (* x.re y.re) (* x.im y.im)) (+ (* y.re y.re) (* y.im y.im)))
      3.619950463838696e+262)
   (/ (/ (fma x.re y.re (* x.im y.im)) (hypot y.im y.re)) (hypot y.im y.re))
   (fma (/ y.im y.re) (/ x.im y.re) (/ x.re y.re))))
double code(double x_46_re, double x_46_im, double y_46_re, double y_46_im) {
	return ((x_46_re * y_46_re) + (x_46_im * y_46_im)) / ((y_46_re * y_46_re) + (y_46_im * y_46_im));
}
double code(double x_46_re, double x_46_im, double y_46_re, double y_46_im) {
	double tmp;
	if ((((x_46_re * y_46_re) + (x_46_im * y_46_im)) / ((y_46_re * y_46_re) + (y_46_im * y_46_im))) <= 3.619950463838696e+262) {
		tmp = (fma(x_46_re, y_46_re, (x_46_im * y_46_im)) / hypot(y_46_im, y_46_re)) / hypot(y_46_im, y_46_re);
	} else {
		tmp = fma((y_46_im / y_46_re), (x_46_im / y_46_re), (x_46_re / y_46_re));
	}
	return tmp;
}

Error

Bits error versus x.re

Bits error versus x.im

Bits error versus y.re

Bits error versus y.im

Derivation

  1. Split input into 2 regimes
  2. if (/.f64 (+.f64 (*.f64 x.re y.re) (*.f64 x.im y.im)) (+.f64 (*.f64 y.re y.re) (*.f64 y.im y.im))) < 3.619950463838696e262

    1. Initial program 14.5

      \[\frac{x.re \cdot y.re + x.im \cdot y.im}{y.re \cdot y.re + y.im \cdot y.im} \]
    2. Simplified14.5

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}} \]
    3. Applied add-sqr-sqrt_binary6414.5

      \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\color{blue}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)} \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}}} \]
    4. Applied *-un-lft-identity_binary6414.5

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{1 \cdot \mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)} \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}} \]
    5. Applied times-frac_binary6414.5

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}} \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}}} \]
    6. Simplified14.5

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}} \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}} \]
    7. Simplified2.9

      \[\leadsto \frac{1}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)} \cdot \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(y.im, x.im, y.re \cdot x.re\right)}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}} \]
    8. Applied associate-*l/_binary642.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1 \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(y.im, x.im, y.re \cdot x.re\right)}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}} \]
    9. Simplified2.7

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, y.im \cdot x.im\right)}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}}}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)} \]

    if 3.619950463838696e262 < (/.f64 (+.f64 (*.f64 x.re y.re) (*.f64 x.im y.im)) (+.f64 (*.f64 y.re y.re) (*.f64 y.im y.im)))

    1. Initial program 61.4

      \[\frac{x.re \cdot y.re + x.im \cdot y.im}{y.re \cdot y.re + y.im \cdot y.im} \]
    2. Simplified61.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}} \]
    3. Applied add-sqr-sqrt_binary6461.4

      \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\color{blue}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)} \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}}} \]
    4. Applied *-un-lft-identity_binary6461.4

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{1 \cdot \mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)} \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}} \]
    5. Applied times-frac_binary6461.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}} \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}}} \]
    6. Simplified61.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}} \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(y.re, y.re, y.im \cdot y.im\right)}} \]
    7. Simplified58.8

      \[\leadsto \frac{1}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)} \cdot \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(y.im, x.im, y.re \cdot x.re\right)}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}} \]
    8. Taylor expanded in y.im around 0 40.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{y.im \cdot x.im}{{y.re}^{2}} + \frac{x.re}{y.re}} \]
    9. Simplified33.0

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{y.im}{y.re}, \frac{x.im}{y.re}, \frac{x.re}{y.re}\right)} \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Final simplification10.2

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{x.re \cdot y.re + x.im \cdot y.im}{y.re \cdot y.re + y.im \cdot y.im} \leq 3.619950463838696 \cdot 10^{+262}:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(x.re, y.re, x.im \cdot y.im\right)}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}}{\mathsf{hypot}\left(y.im, y.re\right)}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(\frac{y.im}{y.re}, \frac{x.im}{y.re}, \frac{x.re}{y.re}\right)\\ \end{array} \]

Reproduce

herbie shell --seed 2021357 
(FPCore (x.re x.im y.re y.im)
  :name "_divideComplex, real part"
  :precision binary64
  (/ (+ (* x.re y.re) (* x.im y.im)) (+ (* y.re y.re) (* y.im y.im))))