Average Error: 43.5 → 0.6
Time: 12.6s
Precision: binary64
Cost: 26752
\[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
\[\sin re \cdot \left(\left({im}^{5} \cdot -0.008333333333333333 - im\right) + \left({im}^{7} \cdot -0.0001984126984126984 + {im}^{3} \cdot -0.16666666666666666\right)\right) \]
(FPCore (re im)
 :precision binary64
 (* (* 0.5 (sin re)) (- (exp (- im)) (exp im))))
(FPCore (re im)
 :precision binary64
 (*
  (sin re)
  (+
   (- (* (pow im 5.0) -0.008333333333333333) im)
   (+
    (* (pow im 7.0) -0.0001984126984126984)
    (* (pow im 3.0) -0.16666666666666666)))))
double code(double re, double im) {
	return (0.5 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im));
}
double code(double re, double im) {
	return sin(re) * (((pow(im, 5.0) * -0.008333333333333333) - im) + ((pow(im, 7.0) * -0.0001984126984126984) + (pow(im, 3.0) * -0.16666666666666666)));
}
real(8) function code(re, im)
    real(8), intent (in) :: re
    real(8), intent (in) :: im
    code = (0.5d0 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im))
end function
real(8) function code(re, im)
    real(8), intent (in) :: re
    real(8), intent (in) :: im
    code = sin(re) * ((((im ** 5.0d0) * (-0.008333333333333333d0)) - im) + (((im ** 7.0d0) * (-0.0001984126984126984d0)) + ((im ** 3.0d0) * (-0.16666666666666666d0))))
end function
public static double code(double re, double im) {
	return (0.5 * Math.sin(re)) * (Math.exp(-im) - Math.exp(im));
}
public static double code(double re, double im) {
	return Math.sin(re) * (((Math.pow(im, 5.0) * -0.008333333333333333) - im) + ((Math.pow(im, 7.0) * -0.0001984126984126984) + (Math.pow(im, 3.0) * -0.16666666666666666)));
}
def code(re, im):
	return (0.5 * math.sin(re)) * (math.exp(-im) - math.exp(im))
def code(re, im):
	return math.sin(re) * (((math.pow(im, 5.0) * -0.008333333333333333) - im) + ((math.pow(im, 7.0) * -0.0001984126984126984) + (math.pow(im, 3.0) * -0.16666666666666666)))
function code(re, im)
	return Float64(Float64(0.5 * sin(re)) * Float64(exp(Float64(-im)) - exp(im)))
end
function code(re, im)
	return Float64(sin(re) * Float64(Float64(Float64((im ^ 5.0) * -0.008333333333333333) - im) + Float64(Float64((im ^ 7.0) * -0.0001984126984126984) + Float64((im ^ 3.0) * -0.16666666666666666))))
end
function tmp = code(re, im)
	tmp = (0.5 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im));
end
function tmp = code(re, im)
	tmp = sin(re) * ((((im ^ 5.0) * -0.008333333333333333) - im) + (((im ^ 7.0) * -0.0001984126984126984) + ((im ^ 3.0) * -0.16666666666666666)));
end
code[re_, im_] := N[(N[(0.5 * N[Sin[re], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(N[Exp[(-im)], $MachinePrecision] - N[Exp[im], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
code[re_, im_] := N[(N[Sin[re], $MachinePrecision] * N[(N[(N[(N[Power[im, 5.0], $MachinePrecision] * -0.008333333333333333), $MachinePrecision] - im), $MachinePrecision] + N[(N[(N[Power[im, 7.0], $MachinePrecision] * -0.0001984126984126984), $MachinePrecision] + N[(N[Power[im, 3.0], $MachinePrecision] * -0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right)
\sin re \cdot \left(\left({im}^{5} \cdot -0.008333333333333333 - im\right) + \left({im}^{7} \cdot -0.0001984126984126984 + {im}^{3} \cdot -0.16666666666666666\right)\right)

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Target

Original43.5
Target0.3
Herbie0.6
\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left|im\right| < 1:\\ \;\;\;\;-\sin re \cdot \left(\left(im + \left(\left(0.16666666666666666 \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right) + \left(\left(\left(\left(0.008333333333333333 \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right)\\ \end{array} \]

Derivation

  1. Initial program 43.5

    \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
  2. Taylor expanded in im around 0 0.6

    \[\leadsto \color{blue}{-0.0001984126984126984 \cdot \left(\sin re \cdot {im}^{7}\right) + \left(-0.16666666666666666 \cdot \left(\sin re \cdot {im}^{3}\right) + \left(-0.008333333333333333 \cdot \left(\sin re \cdot {im}^{5}\right) + -1 \cdot \left(\sin re \cdot im\right)\right)\right)} \]
  3. Simplified0.6

    \[\leadsto \color{blue}{\sin re \cdot \left(\left({im}^{5} \cdot -0.008333333333333333 - im\right) + \left({im}^{7} \cdot -0.0001984126984126984 + {im}^{3} \cdot -0.16666666666666666\right)\right)} \]
    Proof
    (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (-.f64 (*.f64 (pow.f64 im 5) -1/120) im) (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (Rewrite<= unsub-neg_binary64 (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 5) -1/120) (neg.f64 im))) (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 5) -1/120) (neg.f64 im)) (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040) (Rewrite<= *-commutative_binary64 (*.f64 -1/6 (pow.f64 im 3)))))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 5) -1/120) (neg.f64 im)) (Rewrite<= +-commutative_binary64 (+.f64 (*.f64 -1/6 (pow.f64 im 3)) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040))))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 5) -1/120) (neg.f64 im)) (+.f64 (Rewrite=> *-commutative_binary64 (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (Rewrite<= distribute-lft-out_binary64 (+.f64 (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 5) -1/120) (neg.f64 im))) (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040))))): 1 points increase in error, 1 points decrease in error
    (+.f64 (Rewrite<= distribute-lft-out_binary64 (+.f64 (*.f64 (sin.f64 re) (*.f64 (pow.f64 im 5) -1/120)) (*.f64 (sin.f64 re) (neg.f64 im)))) (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040)))): 0 points increase in error, 2 points decrease in error
    (+.f64 (+.f64 (Rewrite<= associate-*l*_binary64 (*.f64 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5)) -1/120)) (*.f64 (sin.f64 re) (neg.f64 im))) (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (+.f64 (+.f64 (Rewrite<= *-commutative_binary64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5)))) (*.f64 (sin.f64 re) (neg.f64 im))) (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5))) (Rewrite<= distribute-rgt-neg-in_binary64 (neg.f64 (*.f64 (sin.f64 re) im)))) (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5))) (Rewrite<= mul-1-neg_binary64 (*.f64 -1 (*.f64 (sin.f64 re) im)))) (*.f64 (sin.f64 re) (+.f64 (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5))) (*.f64 -1 (*.f64 (sin.f64 re) im))) (Rewrite<= distribute-lft-out_binary64 (+.f64 (*.f64 (sin.f64 re) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (*.f64 (sin.f64 re) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040))))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5))) (*.f64 -1 (*.f64 (sin.f64 re) im))) (+.f64 (Rewrite<= associate-*l*_binary64 (*.f64 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 3)) -1/6)) (*.f64 (sin.f64 re) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5))) (*.f64 -1 (*.f64 (sin.f64 re) im))) (+.f64 (Rewrite<= *-commutative_binary64 (*.f64 -1/6 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 3)))) (*.f64 (sin.f64 re) (*.f64 (pow.f64 im 7) -1/5040)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5))) (*.f64 -1 (*.f64 (sin.f64 re) im))) (+.f64 (*.f64 -1/6 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 3))) (Rewrite<= associate-*l*_binary64 (*.f64 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 7)) -1/5040)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5))) (*.f64 -1 (*.f64 (sin.f64 re) im))) (+.f64 (*.f64 -1/6 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 3))) (Rewrite<= *-commutative_binary64 (*.f64 -1/5040 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 7)))))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5))) (*.f64 -1 (*.f64 (sin.f64 re) im))) (Rewrite<= +-commutative_binary64 (+.f64 (*.f64 -1/5040 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 7))) (*.f64 -1/6 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 3)))))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (Rewrite<= +-commutative_binary64 (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/5040 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 7))) (*.f64 -1/6 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 3)))) (+.f64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5))) (*.f64 -1 (*.f64 (sin.f64 re) im))))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (Rewrite<= associate-+r+_binary64 (+.f64 (*.f64 -1/5040 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 7))) (+.f64 (*.f64 -1/6 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 3))) (+.f64 (*.f64 -1/120 (*.f64 (sin.f64 re) (pow.f64 im 5))) (*.f64 -1 (*.f64 (sin.f64 re) im)))))): 1 points increase in error, 1 points decrease in error
  4. Final simplification0.6

    \[\leadsto \sin re \cdot \left(\left({im}^{5} \cdot -0.008333333333333333 - im\right) + \left({im}^{7} \cdot -0.0001984126984126984 + {im}^{3} \cdot -0.16666666666666666\right)\right) \]

Alternatives

Alternative 1
Error0.7
Cost20032
\[\sin re \cdot \left(\left({im}^{5} \cdot -0.008333333333333333 - im\right) + {im}^{3} \cdot -0.16666666666666666\right) \]
Alternative 2
Error0.9
Cost13312
\[\sin re \cdot \left({im}^{3} \cdot -0.16666666666666666 - im\right) \]
Alternative 3
Error1.2
Cost6656
\[im \cdot \left(-\sin re\right) \]
Alternative 4
Error31.2
Cost256
\[im \cdot \left(-re\right) \]

Error

Reproduce

herbie shell --seed 2022294 
(FPCore (re im)
  :name "math.cos on complex, imaginary part"
  :precision binary64

  :herbie-target
  (if (< (fabs im) 1.0) (- (* (sin re) (+ (+ im (* (* (* 0.16666666666666666 im) im) im)) (* (* (* (* (* 0.008333333333333333 im) im) im) im) im)))) (* (* 0.5 (sin re)) (- (exp (- im)) (exp im))))

  (* (* 0.5 (sin re)) (- (exp (- im)) (exp im))))