Linear.Matrix:det33 from linear-1.19.1.3

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Precision: binary64

Math

\[\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - i \cdot a\right)\right) + j \cdot \left(c \cdot t - i \cdot y\right) \]

↓

\[\begin{array}{l} t_1 := a \cdot \left(x \cdot t\right)\\ t_2 := x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right)\\ t_3 := j \cdot \left(t \cdot c - y \cdot i\right)\\ t_4 := \left(t_2 - b \cdot \left(z \cdot c - a \cdot i\right)\right) + t_3\\ \mathbf{if}\;t_4 \leq -\infty:\\ \;\;\;\;\left(i \cdot \left(a \cdot b\right) + \left(c \cdot \left(t \cdot j\right) + y \cdot \left(x \cdot z\right)\right)\right) - \left(y \cdot \left(i \cdot j\right) + \left(c \cdot \left(z \cdot b\right) + t_1\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;t_4 \leq 2.7745179650081733 \cdot 10^{+304}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(b, a \cdot i - z \cdot c, t_2 + t_3\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(i, a \cdot b, c \cdot \left(t \cdot j - z \cdot b\right) - \mathsf{fma}\left(y, i \cdot j, t_1\right)\right)\\ \end{array} \]

FPCore

(FPCore (x y z t a b c i j)
 :precision binary64
 (+
  (- (* x (- (* y z) (* t a))) (* b (- (* c z) (* i a))))
  (* j (- (* c t) (* i y)))))

↓

(FPCore (x y z t a b c i j)
 :precision binary64
 (let* ((t_1 (* a (* x t)))
        (t_2 (* x (- (* y z) (* t a))))
        (t_3 (* j (- (* t c) (* y i))))
        (t_4 (+ (- t_2 (* b (- (* z c) (* a i)))) t_3)))
   (if (<= t_4 (- INFINITY))
     (-
      (+ (* i (* a b)) (+ (* c (* t j)) (* y (* x z))))
      (+ (* y (* i j)) (+ (* c (* z b)) t_1)))
     (if (<= t_4 2.7745179650081733e+304)
       (fma b (- (* a i) (* z c)) (+ t_2 t_3))
       (fma i (* a b) (- (* c (- (* t j) (* z b))) (fma y (* i j) t_1)))))))

C

double code(double x, double y, double z, double t, double a, double b, double c, double i, double j) {
	return ((x * ((y * z) - (t * a))) - (b * ((c * z) - (i * a)))) + (j * ((c * t) - (i * y)));
}

↓

double code(double x, double y, double z, double t, double a, double b, double c, double i, double j) {
	double t_1 = a * (x * t);
	double t_2 = x * ((y * z) - (t * a));
	double t_3 = j * ((t * c) - (y * i));
	double t_4 = (t_2 - (b * ((z * c) - (a * i)))) + t_3;
	double tmp;
	if (t_4 <= -((double) INFINITY)) {
		tmp = ((i * (a * b)) + ((c * (t * j)) + (y * (x * z)))) - ((y * (i * j)) + ((c * (z * b)) + t_1));
	} else if (t_4 <= 2.7745179650081733e+304) {
		tmp = fma(b, ((a * i) - (z * c)), (t_2 + t_3));
	} else {
		tmp = fma(i, (a * b), ((c * ((t * j) - (z * b))) - fma(y, (i * j), t_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

Bits error versus i

Bits error versus j

Target

Original	12.2
Target	16.1
Herbie	3.9

\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;t < -8.120978919195912 \cdot 10^{-33}:\\ \;\;\;\;x \cdot \left(z \cdot y - a \cdot t\right) - \left(b \cdot \left(z \cdot c - a \cdot i\right) - \left(c \cdot t - y \cdot i\right) \cdot j\right)\\ \mathbf{elif}\;t < -4.712553818218485 \cdot 10^{-169}:\\ \;\;\;\;\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - i \cdot a\right)\right) + \frac{j \cdot \left({\left(c \cdot t\right)}^{2} - {\left(i \cdot y\right)}^{2}\right)}{c \cdot t + i \cdot y}\\ \mathbf{elif}\;t < -7.633533346031584 \cdot 10^{-308}:\\ \;\;\;\;x \cdot \left(z \cdot y - a \cdot t\right) - \left(b \cdot \left(z \cdot c - a \cdot i\right) - \left(c \cdot t - y \cdot i\right) \cdot j\right)\\ \mathbf{elif}\;t < 1.0535888557455487 \cdot 10^{-139}:\\ \;\;\;\;\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - i \cdot a\right)\right) + \frac{j \cdot \left({\left(c \cdot t\right)}^{2} - {\left(i \cdot y\right)}^{2}\right)}{c \cdot t + i \cdot y}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x \cdot \left(z \cdot y - a \cdot t\right) - \left(b \cdot \left(z \cdot c - a \cdot i\right) - \left(c \cdot t - y \cdot i\right) \cdot j\right)\\ \end{array} \]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if (+.f64 (-.f64 (*.f64 x (-.f64 (*.f64 y z) (*.f64 t a))) (*.f64 b (-.f64 (*.f64 c z) (*.f64 i a)))) (*.f64 j (-.f64 (*.f64 c t) (*.f64 i y)))) < -inf.0

   1. Initial program 64.0

      \[\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - i \cdot a\right)\right) + j \cdot \left(c \cdot t - i \cdot y\right) \]

   2. Simplified 64.0

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

   3. Taylor expanded in b around 0 12.3

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

   if -inf.0 < (+.f64 (-.f64 (*.f64 x (-.f64 (*.f64 y z) (*.f64 t a))) (*.f64 b (-.f64 (*.f64 c z) (*.f64 i a)))) (*.f64 j (-.f64 (*.f64 c t) (*.f64 i y)))) < 2.7745179650081733e304

   1. Initial program 0.9

      \[\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - i \cdot a\right)\right) + j \cdot \left(c \cdot t - i \cdot y\right) \]

   2. Simplified 0.9

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

   3. Applied egg-rr 0.9

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

   if 2.7745179650081733e304 < (+.f64 (-.f64 (*.f64 x (-.f64 (*.f64 y z) (*.f64 t a))) (*.f64 b (-.f64 (*.f64 c z) (*.f64 i a)))) (*.f64 j (-.f64 (*.f64 c t) (*.f64 i y))))

   1. Initial program 60.1

      \[\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(c \cdot z - i \cdot a\right)\right) + j \cdot \left(c \cdot t - i \cdot y\right) \]

   2. Simplified 60.1

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

   3. Applied egg-rr 60.1

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(b, a \cdot i - z \cdot c, \mathsf{fma}\left(x, y \cdot z - t \cdot a, j \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(c, t, -\sqrt[3]{i \cdot y} \cdot {\left(\sqrt[3]{i \cdot y}\right)}^{2}\right) + \mathsf{fma}\left(-\sqrt[3]{i \cdot y}, {\left(\sqrt[3]{i \cdot y}\right)}^{2}, \sqrt[3]{i \cdot y} \cdot {\left(\sqrt[3]{i \cdot y}\right)}^{2}\right)\right)}\right)\right) \]

   4. Taylor expanded in y around 0 55.2

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot \left(i \cdot b\right) + c \cdot \left(t \cdot j\right)\right) - \left({\left(e^{0.3333333333333333 \cdot \left(\log i + \log y\right)}\right)}^{3} \cdot j + \left(c \cdot \left(z \cdot b\right) + a \cdot \left(t \cdot x\right)\right)\right)} \]

   5. Simplified 20.4

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(i, a \cdot b, c \cdot \left(t \cdot j - z \cdot b\right) - \mathsf{fma}\left(y, i \cdot j, a \cdot \left(t \cdot x\right)\right)\right)} \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 3.9

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(z \cdot c - a \cdot i\right)\right) + j \cdot \left(t \cdot c - y \cdot i\right) \leq -\infty:\\ \;\;\;\;\left(i \cdot \left(a \cdot b\right) + \left(c \cdot \left(t \cdot j\right) + y \cdot \left(x \cdot z\right)\right)\right) - \left(y \cdot \left(i \cdot j\right) + \left(c \cdot \left(z \cdot b\right) + a \cdot \left(x \cdot t\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\left(x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) - b \cdot \left(z \cdot c - a \cdot i\right)\right) + j \cdot \left(t \cdot c - y \cdot i\right) \leq 2.7745179650081733 \cdot 10^{+304}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(b, a \cdot i - z \cdot c, x \cdot \left(y \cdot z - t \cdot a\right) + j \cdot \left(t \cdot c - y \cdot i\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(i, a \cdot b, c \cdot \left(t \cdot j - z \cdot b\right) - \mathsf{fma}\left(y, i \cdot j, a \cdot \left(x \cdot t\right)\right)\right)\\ \end{array} \]

Reproduce

herbie shell --seed 2022130 
(FPCore (x y z t a b c i j)
  :name "Linear.Matrix:det33 from linear-1.19.1.3"
  :precision binary64

  :herbie-target
  (if (< t -8.120978919195912e-33) (- (* x (- (* z y) (* a t))) (- (* b (- (* z c) (* a i))) (* (- (* c t) (* y i)) j))) (if (< t -4.712553818218485e-169) (+ (- (* x (- (* y z) (* t a))) (* b (- (* c z) (* i a)))) (/ (* j (- (pow (* c t) 2.0) (pow (* i y) 2.0))) (+ (* c t) (* i y)))) (if (< t -7.633533346031584e-308) (- (* x (- (* z y) (* a t))) (- (* b (- (* z c) (* a i))) (* (- (* c t) (* y i)) j))) (if (< t 1.0535888557455487e-139) (+ (- (* x (- (* y z) (* t a))) (* b (- (* c z) (* i a)))) (/ (* j (- (pow (* c t) 2.0) (pow (* i y) 2.0))) (+ (* c t) (* i y)))) (- (* x (- (* z y) (* a t))) (- (* b (- (* z c) (* a i))) (* (- (* c t) (* y i)) j)))))))

  (+ (- (* x (- (* y z) (* t a))) (* b (- (* c z) (* i a)))) (* j (- (* c t) (* i y)))))