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

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Precision: binary64

Math

\[\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} \]

↓

\[\begin{array}{l} t_1 := \frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c}\\ \mathbf{if}\;t_1 \leq -9.402446361526947 \cdot 10^{-61}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{b}{z \cdot c} + 9 \cdot \frac{x \cdot y}{z \cdot c}\right) - 4 \cdot \frac{t \cdot a}{c}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\begin{array}{l} t_2 := 4 \cdot \left(t \cdot a\right)\\ \mathbf{if}\;t_1 \leq 6.54798878886166 \cdot 10^{+64}:\\ \;\;\;\;\frac{\mathsf{fma}\left(9, \frac{x \cdot y}{z}, \frac{b}{z}\right) - t_2}{c}\\ \mathbf{elif}\;t_1 \leq 7.073290129748747 \cdot 10^{+297}:\\ \;\;\;\;t_1\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{1}{\frac{c}{\frac{b}{z} - t_2}}\\ \end{array}\\ \end{array} \]

FPCore

(FPCore (x y z t a b c)
 :precision binary64
 (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* (* z 4.0) t) a)) b) (* z c)))

↓

(FPCore (x y z t a b c)
 :precision binary64
 (let* ((t_1 (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* (* z 4.0) t) a)) b) (* z c))))
   (if (<= t_1 -9.402446361526947e-61)
     (- (+ (/ b (* z c)) (* 9.0 (/ (* x y) (* z c)))) (* 4.0 (/ (* t a) c)))
     (let* ((t_2 (* 4.0 (* t a))))
       (if (<= t_1 6.54798878886166e+64)
         (/ (- (fma 9.0 (/ (* x y) z) (/ b z)) t_2) c)
         (if (<= t_1 7.073290129748747e+297)
           t_1
           (/ 1.0 (/ c (- (/ b z) t_2)))))))))

C

double code(double x, double y, double z, double t, double a, double b, double c) {
	return ((((x * 9.0) * y) - (((z * 4.0) * t) * a)) + b) / (z * c);
}

↓

double code(double x, double y, double z, double t, double a, double b, double c) {
	double t_1 = ((((x * 9.0) * y) - (((z * 4.0) * t) * a)) + b) / (z * c);
	double tmp;
	if (t_1 <= -9.402446361526947e-61) {
		tmp = ((b / (z * c)) + (9.0 * ((x * y) / (z * c)))) - (4.0 * ((t * a) / c));
	} else {
		double t_2 = 4.0 * (t * a);
		double tmp_1;
		if (t_1 <= 6.54798878886166e+64) {
			tmp_1 = (fma(9.0, ((x * y) / z), (b / z)) - t_2) / c;
		} else if (t_1 <= 7.073290129748747e+297) {
			tmp_1 = t_1;
		} else {
			tmp_1 = 1.0 / (c / ((b / z) - t_2));
		}
		tmp = tmp_1;
	}
	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

Target

Original	20.2
Target	14.2
Herbie	8.5

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} < -1.100156740804105 \cdot 10^{-171}:\\ \;\;\;\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(z \cdot 4\right) \cdot \left(t \cdot a\right)\right) + b}{z \cdot c}\\ \mathbf{elif}\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} < 0:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z}}{c}\\ \mathbf{elif}\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} < 1.1708877911747488 \cdot 10^{-53}:\\ \;\;\;\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(z \cdot 4\right) \cdot \left(t \cdot a\right)\right) + b}{z \cdot c}\\ \mathbf{elif}\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} < 2.876823679546137 \cdot 10^{+130}:\\ \;\;\;\;\left(\left(9 \cdot \frac{y}{c}\right) \cdot \frac{x}{z} + \frac{b}{c \cdot z}\right) - 4 \cdot \frac{a \cdot t}{c}\\ \mathbf{elif}\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} < 1.3838515042456319 \cdot 10^{+158}:\\ \;\;\;\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(z \cdot 4\right) \cdot \left(t \cdot a\right)\right) + b}{z \cdot c}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(9 \cdot \left(\frac{y}{c \cdot z} \cdot x\right) + \frac{b}{c \cdot z}\right) - 4 \cdot \frac{a \cdot t}{c}\\ \end{array} \]

Derivation

1. Split input into 4 regimes

2. if (/.f64 (+.f64 (-.f64 (*.f64 (*.f64 x 9) y) (*.f64 (*.f64 (*.f64 z 4) t) a)) b) (*.f64 z c)) < -9.40244636152694682e-61

   1. Initial program 13.7

      \[\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} \]

   2. Simplified 15.2

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(t, a \cdot -4, \frac{\mathsf{fma}\left(x, 9 \cdot y, b\right)}{z}\right)}{c}} \]

   3. Taylor expanded in t around 0 8.4

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{b}{c \cdot z} + 9 \cdot \frac{y \cdot x}{c \cdot z}\right) - 4 \cdot \frac{a \cdot t}{c}} \]

   if -9.40244636152694682e-61 < (/.f64 (+.f64 (-.f64 (*.f64 (*.f64 x 9) y) (*.f64 (*.f64 (*.f64 z 4) t) a)) b) (*.f64 z c)) < 6.5479887888616597e64

   1. Initial program 13.5

      \[\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} \]

   2. Simplified 1.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(t, a \cdot -4, \frac{\mathsf{fma}\left(x, 9 \cdot y, b\right)}{z}\right)}{c}} \]

   3. Applied clear-num_binary64 1.8

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\frac{c}{\mathsf{fma}\left(t, a \cdot -4, \frac{\mathsf{fma}\left(x, 9 \cdot y, b\right)}{z}\right)}}} \]

   4. Taylor expanded in c around 0 1.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(9 \cdot \frac{y \cdot x}{z} + \frac{b}{z}\right) - 4 \cdot \left(a \cdot t\right)}{c}} \]

   5. Simplified 1.4

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(9, \frac{y \cdot x}{z}, \frac{b}{z}\right) - 4 \cdot \left(a \cdot t\right)}{c}} \]

   if 6.5479887888616597e64 < (/.f64 (+.f64 (-.f64 (*.f64 (*.f64 x 9) y) (*.f64 (*.f64 (*.f64 z 4) t) a)) b) (*.f64 z c)) < 7.0732901297487465e297

   1. Initial program 0.6

      \[\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} \]

   if 7.0732901297487465e297 < (/.f64 (+.f64 (-.f64 (*.f64 (*.f64 x 9) y) (*.f64 (*.f64 (*.f64 z 4) t) a)) b) (*.f64 z c))

   1. Initial program 62.2

      \[\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} \]

   2. Simplified 27.7

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(t, a \cdot -4, \frac{\mathsf{fma}\left(x, 9 \cdot y, b\right)}{z}\right)}{c}} \]

   3. Applied clear-num_binary64 27.9

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\frac{c}{\mathsf{fma}\left(t, a \cdot -4, \frac{\mathsf{fma}\left(x, 9 \cdot y, b\right)}{z}\right)}}} \]

   4. Taylor expanded in x around 0 28.2

      \[\leadsto \frac{1}{\color{blue}{\frac{c}{\frac{b}{z} - 4 \cdot \left(a \cdot t\right)}}} \]
3. Recombined 4 regimes into one program.

4. Final simplification 8.5

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} \leq -9.402446361526947 \cdot 10^{-61}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{b}{z \cdot c} + 9 \cdot \frac{x \cdot y}{z \cdot c}\right) - 4 \cdot \frac{t \cdot a}{c}\\ \mathbf{elif}\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} \leq 6.54798878886166 \cdot 10^{+64}:\\ \;\;\;\;\frac{\mathsf{fma}\left(9, \frac{x \cdot y}{z}, \frac{b}{z}\right) - 4 \cdot \left(t \cdot a\right)}{c}\\ \mathbf{elif}\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c} \leq 7.073290129748747 \cdot 10^{+297}:\\ \;\;\;\;\frac{\left(\left(x \cdot 9\right) \cdot y - \left(\left(z \cdot 4\right) \cdot t\right) \cdot a\right) + b}{z \cdot c}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{1}{\frac{c}{\frac{b}{z} - 4 \cdot \left(t \cdot a\right)}}\\ \end{array} \]

Reproduce

herbie shell --seed 2022104 
(FPCore (x y z t a b c)
  :name "Diagrams.Solve.Polynomial:cubForm  from diagrams-solve-0.1, J"
  :precision binary64

  :herbie-target
  (if (< (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* (* z 4.0) t) a)) b) (* z c)) -1.100156740804105e-171) (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* z 4.0) (* t a))) b) (* z c)) (if (< (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* (* z 4.0) t) a)) b) (* z c)) 0.0) (/ (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* (* z 4.0) t) a)) b) z) c) (if (< (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* (* z 4.0) t) a)) b) (* z c)) 1.1708877911747488e-53) (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* z 4.0) (* t a))) b) (* z c)) (if (< (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* (* z 4.0) t) a)) b) (* z c)) 2.876823679546137e+130) (- (+ (* (* 9.0 (/ y c)) (/ x z)) (/ b (* c z))) (* 4.0 (/ (* a t) c))) (if (< (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* (* z 4.0) t) a)) b) (* z c)) 1.3838515042456319e+158) (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* z 4.0) (* t a))) b) (* z c)) (- (+ (* 9.0 (* (/ y (* c z)) x)) (/ b (* c z))) (* 4.0 (/ (* a t) c))))))))

  (/ (+ (- (* (* x 9.0) y) (* (* (* z 4.0) t) a)) b) (* z c)))