Numeric.SpecFunctions:logGamma from math-functions-0.1.5.2, C

Average Error: 27.1 → 1.3

Time: 19.9s

Precision: binary64

Math

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

↓

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot 4.16438922228 + 78.6994924154\right) + 137.519416416\right) + y\right) + z\right)}{x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x + 43.3400022514\right) + 263.505074721\right) + 313.399215894\right) + 47.066876606} \leq 1.655243359441508 \cdot 10^{+290}:\\ \;\;\;\;\left(x - 2\right) \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{y}{x \cdot x} + \left(x \cdot 4.16438922228 + \frac{3655.1204654076414}{x}\right)\right) - \left(110.1139242984811 + \frac{130977.50649958357}{x \cdot x}\right)\\ \end{array} \]

FPCore

(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 (<=
      (/
       (*
        (- x 2.0)
        (+
         (*
          x
          (+
           (* x (+ (* x (+ (* x 4.16438922228) 78.6994924154)) 137.519416416))
           y))
         z))
       (+
        (*
         x
         (+ (* x (+ (* x (+ x 43.3400022514)) 263.505074721)) 313.399215894))
        47.066876606))
      1.655243359441508e+290)
   (*
    (- x 2.0)
    (/
     (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)))
   (-
    (+ (/ y (* x x)) (+ (* x 4.16438922228) (/ 3655.1204654076414 x)))
    (+ 110.1139242984811 (/ 130977.50649958357 (* x x))))))

C

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 - 2.0) * ((x * ((x * ((x * ((x * 4.16438922228) + 78.6994924154)) + 137.519416416)) + y)) + z)) / ((x * ((x * ((x * (x + 43.3400022514)) + 263.505074721)) + 313.399215894)) + 47.066876606)) <= 1.655243359441508e+290) {
		tmp = (x - 2.0) * (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));
	} else {
		tmp = ((y / (x * x)) + ((x * 4.16438922228) + (3655.1204654076414 / x))) - (110.1139242984811 + (130977.50649958357 / (x * x)));
	}
	return tmp;
}

Julia

function code(x, y, z)
	return Float64(Float64(Float64(x - 2.0) * Float64(Float64(Float64(Float64(Float64(Float64(Float64(Float64(x * 4.16438922228) + 78.6994924154) * x) + 137.519416416) * x) + y) * x) + z)) / Float64(Float64(Float64(Float64(Float64(Float64(Float64(x + 43.3400022514) * x) + 263.505074721) * x) + 313.399215894) * x) + 47.066876606))
end

↓

function code(x, y, z)
	tmp = 0.0
	if (Float64(Float64(Float64(x - 2.0) * Float64(Float64(x * Float64(Float64(x * Float64(Float64(x * Float64(Float64(x * 4.16438922228) + 78.6994924154)) + 137.519416416)) + y)) + z)) / Float64(Float64(x * Float64(Float64(x * Float64(Float64(x * Float64(x + 43.3400022514)) + 263.505074721)) + 313.399215894)) + 47.066876606)) <= 1.655243359441508e+290)
		tmp = Float64(Float64(x - 2.0) * Float64(fma(x, fma(x, fma(x, fma(x, 4.16438922228, 78.6994924154), 137.519416416), y), z) / fma(x, fma(x, fma(x, Float64(x + 43.3400022514), 263.505074721), 313.399215894), 47.066876606)));
	else
		tmp = Float64(Float64(Float64(y / Float64(x * x)) + Float64(Float64(x * 4.16438922228) + Float64(3655.1204654076414 / x))) - Float64(110.1139242984811 + Float64(130977.50649958357 / Float64(x * x))));
	end
	return tmp
end

Wolfram

code[x_, y_, z_] := N[(N[(N[(x - 2.0), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(N[(N[(N[(N[(N[(x * 4.16438922228), $MachinePrecision] + 78.6994924154), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision] + 137.519416416), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision] + y), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision] + z), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / N[(N[(N[(N[(N[(N[(N[(x + 43.3400022514), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision] + 263.505074721), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision] + 313.399215894), $MachinePrecision] * x), $MachinePrecision] + 47.066876606), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]

↓

code[x_, y_, z_] := If[LessEqual[N[(N[(N[(x - 2.0), $MachinePrecision] * N[(N[(x * N[(N[(x * N[(N[(x * N[(N[(x * 4.16438922228), $MachinePrecision] + 78.6994924154), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + 137.519416416), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + y), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + z), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / N[(N[(x * N[(N[(x * N[(N[(x * N[(x + 43.3400022514), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + 263.505074721), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + 313.399215894), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + 47.066876606), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], 1.655243359441508e+290], N[(N[(x - 2.0), $MachinePrecision] * N[(N[(x * N[(x * N[(x * N[(x * 4.16438922228 + 78.6994924154), $MachinePrecision] + 137.519416416), $MachinePrecision] + y), $MachinePrecision] + z), $MachinePrecision] / N[(x * N[(x * N[(x * N[(x + 43.3400022514), $MachinePrecision] + 263.505074721), $MachinePrecision] + 313.399215894), $MachinePrecision] + 47.066876606), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(N[(y / N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(x * 4.16438922228), $MachinePrecision] + N[(3655.1204654076414 / x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] - N[(110.1139242984811 + N[(130977.50649958357 / N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]

Error

Bits error versus x

Bits error versus y

Bits error versus z

Target

Original	27.1
Target	0.9
Herbie	1.3

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

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (/.f64 (*.f64 (-.f64 x 2) (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 x 104109730557/25000000000) 393497462077/5000000000) x) 4297481763/31250000) x) y) x) z)) (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 x 216700011257/5000000000) x) 263505074721/1000000000) x) 156699607947/500000000) x) 23533438303/500000000)) < 1.65524335944150804e290

   1. Initial program 2.6

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

   2. Simplified 2.6

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

   3. Applied *-un-lft-identity_binary64 2.6

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

   4. Applied times-frac_binary64 0.8

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

   5. Simplified 0.8

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

   if 1.65524335944150804e290 < (/.f64 (*.f64 (-.f64 x 2) (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 x 104109730557/25000000000) 393497462077/5000000000) x) 4297481763/31250000) x) y) x) z)) (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 x 216700011257/5000000000) x) 263505074721/1000000000) x) 156699607947/500000000) x) 23533438303/500000000))

   1. Initial program 62.9

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

   2. Simplified 62.9

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

   3. Applied add-sqr-sqrt_binary64 62.9

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

   4. Applied times-frac_binary64 60.4

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

   5. Applied *-un-lft-identity_binary64 60.4

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

   6. Applied sqrt-prod_binary64 60.4

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

   7. Applied add-cube-cbrt_binary64 60.5

      \[\leadsto \frac{x - 2}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}} \cdot \frac{\color{blue}{\left(\sqrt[3]{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)} \cdot \sqrt[3]{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}\right) \cdot \sqrt[3]{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}}}{\sqrt{1} \cdot \sqrt{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}} \]

   8. Applied times-frac_binary64 60.5

      \[\leadsto \frac{x - 2}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}} \cdot \color{blue}{\left(\frac{\sqrt[3]{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)} \cdot \sqrt[3]{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}}{\sqrt{1}} \cdot \frac{\sqrt[3]{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}}\right)} \]

   9. Simplified 60.5

      \[\leadsto \frac{x - 2}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}} \cdot \left(\color{blue}{\left(\sqrt[3]{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)} \cdot \sqrt[3]{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}\right)} \cdot \frac{\sqrt[3]{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}}\right) \]

   10. Taylor expanded in x around inf 2.2

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

   11. Simplified 2.2

       \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{y}{x \cdot x} + \left(\frac{3655.1204654076414}{x} + x \cdot 4.16438922228\right)\right) - \left(110.1139242984811 + \frac{130977.50649958357}{x \cdot x}\right)} \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 1.3

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{\left(x - 2\right) \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot 4.16438922228 + 78.6994924154\right) + 137.519416416\right) + y\right) + z\right)}{x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x + 43.3400022514\right) + 263.505074721\right) + 313.399215894\right) + 47.066876606} \leq 1.655243359441508 \cdot 10^{+290}:\\ \;\;\;\;\left(x - 2\right) \cdot \frac{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 4.16438922228, 78.6994924154\right), 137.519416416\right), y\right), z\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, x + 43.3400022514, 263.505074721\right), 313.399215894\right), 47.066876606\right)}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\frac{y}{x \cdot x} + \left(x \cdot 4.16438922228 + \frac{3655.1204654076414}{x}\right)\right) - \left(110.1139242984811 + \frac{130977.50649958357}{x \cdot x}\right)\\ \end{array} \]

Reproduce

herbie shell --seed 2022129 
(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)))