Average Error: 29.6 → 0.3
Time: 2.6s
Precision: binary64
\[\frac{2}{1 + e^{-2 \cdot x}} - 1 \]
\[\begin{array}{l} t_0 := \mathsf{expm1}\left(\log 2 - \mathsf{log1p}\left(e^{-2 \cdot x}\right)\right)\\ \mathbf{if}\;-2 \cdot x \leq -913142.5470619951:\\ \;\;\;\;t_0\\ \mathbf{elif}\;-2 \cdot x \leq 0.0008985694067275785:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left({x}^{3}, -0.3333333333333333, \mathsf{fma}\left(0.13333333333333333, {x}^{5}, x\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;t_0\\ \end{array} \]
(FPCore (x y) :precision binary64 (- (/ 2.0 (+ 1.0 (exp (* -2.0 x)))) 1.0))
(FPCore (x y)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (expm1 (- (log 2.0) (log1p (exp (* -2.0 x)))))))
   (if (<= (* -2.0 x) -913142.5470619951)
     t_0
     (if (<= (* -2.0 x) 0.0008985694067275785)
       (fma
        (pow x 3.0)
        -0.3333333333333333
        (fma 0.13333333333333333 (pow x 5.0) x))
       t_0))))
double code(double x, double y) {
	return (2.0 / (1.0 + exp((-2.0 * x)))) - 1.0;
}
double code(double x, double y) {
	double t_0 = expm1((log(2.0) - log1p(exp((-2.0 * x)))));
	double tmp;
	if ((-2.0 * x) <= -913142.5470619951) {
		tmp = t_0;
	} else if ((-2.0 * x) <= 0.0008985694067275785) {
		tmp = fma(pow(x, 3.0), -0.3333333333333333, fma(0.13333333333333333, pow(x, 5.0), x));
	} else {
		tmp = t_0;
	}
	return tmp;
}
function code(x, y)
	return Float64(Float64(2.0 / Float64(1.0 + exp(Float64(-2.0 * x)))) - 1.0)
end
function code(x, y)
	t_0 = expm1(Float64(log(2.0) - log1p(exp(Float64(-2.0 * x)))))
	tmp = 0.0
	if (Float64(-2.0 * x) <= -913142.5470619951)
		tmp = t_0;
	elseif (Float64(-2.0 * x) <= 0.0008985694067275785)
		tmp = fma((x ^ 3.0), -0.3333333333333333, fma(0.13333333333333333, (x ^ 5.0), x));
	else
		tmp = t_0;
	end
	return tmp
end
code[x_, y_] := N[(N[(2.0 / N[(1.0 + N[Exp[N[(-2.0 * x), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] - 1.0), $MachinePrecision]
code[x_, y_] := Block[{t$95$0 = N[(Exp[N[(N[Log[2.0], $MachinePrecision] - N[Log[1 + N[Exp[N[(-2.0 * x), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]] - 1), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[N[(-2.0 * x), $MachinePrecision], -913142.5470619951], t$95$0, If[LessEqual[N[(-2.0 * x), $MachinePrecision], 0.0008985694067275785], N[(N[Power[x, 3.0], $MachinePrecision] * -0.3333333333333333 + N[(0.13333333333333333 * N[Power[x, 5.0], $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], t$95$0]]]
\frac{2}{1 + e^{-2 \cdot x}} - 1
\begin{array}{l}
t_0 := \mathsf{expm1}\left(\log 2 - \mathsf{log1p}\left(e^{-2 \cdot x}\right)\right)\\
\mathbf{if}\;-2 \cdot x \leq -913142.5470619951:\\
\;\;\;\;t_0\\

\mathbf{elif}\;-2 \cdot x \leq 0.0008985694067275785:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left({x}^{3}, -0.3333333333333333, \mathsf{fma}\left(0.13333333333333333, {x}^{5}, x\right)\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;t_0\\


\end{array}

Error

Bits error versus x

Bits error versus y

Derivation

  1. Split input into 2 regimes
  2. if (*.f64 -2 x) < -913142.54706199514 or 8.98569406727578479e-4 < (*.f64 -2 x)

    1. Initial program 0.0

      \[\frac{2}{1 + e^{-2 \cdot x}} - 1 \]
    2. Applied egg-rr0.0

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{expm1}\left(\log 2 - \mathsf{log1p}\left(e^{-2 \cdot x}\right)\right)} \]

    if -913142.54706199514 < (*.f64 -2 x) < 8.98569406727578479e-4

    1. Initial program 58.5

      \[\frac{2}{1 + e^{-2 \cdot x}} - 1 \]
    2. Taylor expanded in x around 0 0.6

      \[\leadsto \color{blue}{\left(0.13333333333333333 \cdot {x}^{5} + x\right) - 0.3333333333333333 \cdot {x}^{3}} \]
    3. Simplified0.6

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left({x}^{3}, -0.3333333333333333, \mathsf{fma}\left(0.13333333333333333, {x}^{5}, x\right)\right)} \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Final simplification0.3

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;-2 \cdot x \leq -913142.5470619951:\\ \;\;\;\;\mathsf{expm1}\left(\log 2 - \mathsf{log1p}\left(e^{-2 \cdot x}\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;-2 \cdot x \leq 0.0008985694067275785:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left({x}^{3}, -0.3333333333333333, \mathsf{fma}\left(0.13333333333333333, {x}^{5}, x\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\mathsf{expm1}\left(\log 2 - \mathsf{log1p}\left(e^{-2 \cdot x}\right)\right)\\ \end{array} \]

Reproduce

herbie shell --seed 2022133 
(FPCore (x y)
  :name "Logistic function from Lakshay Garg"
  :precision binary64
  (- (/ 2.0 (+ 1.0 (exp (* -2.0 x)))) 1.0))