Average Error: 57.9 → 0.9
Time: 15.3s
Precision: binary64
Cost: 20032
\[\left(0.5 \cdot \cos re\right) \cdot \left(e^{0 - im} - e^{im}\right) \]
\[\left(\left({im}^{5} \cdot -0.008333333333333333 - im\right) + {im}^{3} \cdot -0.16666666666666666\right) \cdot \cos re \]
(FPCore (re im)
 :precision binary64
 (* (* 0.5 (cos re)) (- (exp (- 0.0 im)) (exp im))))
(FPCore (re im)
 :precision binary64
 (*
  (+
   (- (* (pow im 5.0) -0.008333333333333333) im)
   (* (pow im 3.0) -0.16666666666666666))
  (cos re)))
double code(double re, double im) {
	return (0.5 * cos(re)) * (exp((0.0 - im)) - exp(im));
}
double code(double re, double im) {
	return (((pow(im, 5.0) * -0.008333333333333333) - im) + (pow(im, 3.0) * -0.16666666666666666)) * cos(re);
}
real(8) function code(re, im)
    real(8), intent (in) :: re
    real(8), intent (in) :: im
    code = (0.5d0 * cos(re)) * (exp((0.0d0 - im)) - exp(im))
end function
real(8) function code(re, im)
    real(8), intent (in) :: re
    real(8), intent (in) :: im
    code = ((((im ** 5.0d0) * (-0.008333333333333333d0)) - im) + ((im ** 3.0d0) * (-0.16666666666666666d0))) * cos(re)
end function
public static double code(double re, double im) {
	return (0.5 * Math.cos(re)) * (Math.exp((0.0 - im)) - Math.exp(im));
}
public static double code(double re, double im) {
	return (((Math.pow(im, 5.0) * -0.008333333333333333) - im) + (Math.pow(im, 3.0) * -0.16666666666666666)) * Math.cos(re);
}
def code(re, im):
	return (0.5 * math.cos(re)) * (math.exp((0.0 - im)) - math.exp(im))
def code(re, im):
	return (((math.pow(im, 5.0) * -0.008333333333333333) - im) + (math.pow(im, 3.0) * -0.16666666666666666)) * math.cos(re)
function code(re, im)
	return Float64(Float64(0.5 * cos(re)) * Float64(exp(Float64(0.0 - im)) - exp(im)))
end
function code(re, im)
	return Float64(Float64(Float64(Float64((im ^ 5.0) * -0.008333333333333333) - im) + Float64((im ^ 3.0) * -0.16666666666666666)) * cos(re))
end
function tmp = code(re, im)
	tmp = (0.5 * cos(re)) * (exp((0.0 - im)) - exp(im));
end
function tmp = code(re, im)
	tmp = ((((im ^ 5.0) * -0.008333333333333333) - im) + ((im ^ 3.0) * -0.16666666666666666)) * cos(re);
end
code[re_, im_] := N[(N[(0.5 * N[Cos[re], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(N[Exp[N[(0.0 - im), $MachinePrecision]], $MachinePrecision] - N[Exp[im], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
code[re_, im_] := N[(N[(N[(N[(N[Power[im, 5.0], $MachinePrecision] * -0.008333333333333333), $MachinePrecision] - im), $MachinePrecision] + N[(N[Power[im, 3.0], $MachinePrecision] * -0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[Cos[re], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
\left(0.5 \cdot \cos re\right) \cdot \left(e^{0 - im} - e^{im}\right)
\left(\left({im}^{5} \cdot -0.008333333333333333 - im\right) + {im}^{3} \cdot -0.16666666666666666\right) \cdot \cos re

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Target

Original57.9
Target0.3
Herbie0.9
\[\begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left|im\right| < 1:\\ \;\;\;\;-\cos re \cdot \left(\left(im + \left(\left(0.16666666666666666 \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right) + \left(\left(\left(\left(0.008333333333333333 \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(0.5 \cdot \cos re\right) \cdot \left(e^{0 - im} - e^{im}\right)\\ \end{array} \]

Derivation

  1. Initial program 57.9

    \[\left(0.5 \cdot \cos re\right) \cdot \left(e^{0 - im} - e^{im}\right) \]
  2. Taylor expanded in im around 0 0.9

    \[\leadsto \left(0.5 \cdot \cos re\right) \cdot \color{blue}{\left(-2 \cdot im + \left(-0.016666666666666666 \cdot {im}^{5} + -0.3333333333333333 \cdot {im}^{3}\right)\right)} \]
  3. Taylor expanded in re around inf 0.9

    \[\leadsto \color{blue}{0.5 \cdot \left(\cos re \cdot \left(-2 \cdot im + \left(-0.016666666666666666 \cdot {im}^{5} + -0.3333333333333333 \cdot {im}^{3}\right)\right)\right)} \]
  4. Simplified0.9

    \[\leadsto \color{blue}{\left(\left({im}^{5} \cdot -0.008333333333333333 - im\right) + {im}^{3} \cdot -0.16666666666666666\right) \cdot \cos re} \]
    Proof
    (*.f64 (+.f64 (-.f64 (*.f64 (pow.f64 im 5) -1/120) im) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (-.f64 (Rewrite<= *-commutative_binary64 (*.f64 -1/120 (pow.f64 im 5))) im) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (Rewrite<= unsub-neg_binary64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (pow.f64 im 5)) (neg.f64 im))) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (pow.f64 im 5)) (Rewrite=> neg-mul-1_binary64 (*.f64 -1 im))) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (pow.f64 im 5)) (*.f64 (Rewrite<= metadata-eval (*.f64 1/2 -2)) im)) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (+.f64 (*.f64 -1/120 (pow.f64 im 5)) (Rewrite<= associate-*r*_binary64 (*.f64 1/2 (*.f64 -2 im)))) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (+.f64 (*.f64 (Rewrite<= metadata-eval (*.f64 1/2 -1/60)) (pow.f64 im 5)) (*.f64 1/2 (*.f64 -2 im))) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (+.f64 (Rewrite<= associate-*r*_binary64 (*.f64 1/2 (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5)))) (*.f64 1/2 (*.f64 -2 im))) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (Rewrite<= distribute-lft-in_binary64 (*.f64 1/2 (+.f64 (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5)) (*.f64 -2 im)))) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (*.f64 1/2 (Rewrite<= +-commutative_binary64 (+.f64 (*.f64 -2 im) (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5))))) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (Rewrite<= *-commutative_binary64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 -2 im) (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5))) 1/2)) (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/6)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 -2 im) (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5))) 1/2) (*.f64 (pow.f64 im 3) (Rewrite<= metadata-eval (*.f64 -1/3 1/2)))) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 -2 im) (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5))) 1/2) (Rewrite<= associate-*l*_binary64 (*.f64 (*.f64 (pow.f64 im 3) -1/3) 1/2))) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (+.f64 (*.f64 (+.f64 (*.f64 -2 im) (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5))) 1/2) (*.f64 (Rewrite<= *-commutative_binary64 (*.f64 -1/3 (pow.f64 im 3))) 1/2)) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (Rewrite<= distribute-rgt-in_binary64 (*.f64 1/2 (+.f64 (+.f64 (*.f64 -2 im) (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5))) (*.f64 -1/3 (pow.f64 im 3))))) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 (*.f64 1/2 (Rewrite<= associate-+r+_binary64 (+.f64 (*.f64 -2 im) (+.f64 (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5)) (*.f64 -1/3 (pow.f64 im 3)))))) (cos.f64 re)): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (Rewrite<= associate-*r*_binary64 (*.f64 1/2 (*.f64 (+.f64 (*.f64 -2 im) (+.f64 (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5)) (*.f64 -1/3 (pow.f64 im 3)))) (cos.f64 re)))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
    (*.f64 1/2 (Rewrite<= *-commutative_binary64 (*.f64 (cos.f64 re) (+.f64 (*.f64 -2 im) (+.f64 (*.f64 -1/60 (pow.f64 im 5)) (*.f64 -1/3 (pow.f64 im 3))))))): 0 points increase in error, 0 points decrease in error
  5. Final simplification0.9

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

Alternatives

Alternative 1
Error1.0
Cost13312
\[\cos re \cdot \left({im}^{3} \cdot -0.16666666666666666 - im\right) \]
Alternative 2
Error1.3
Cost6656
\[\cos re \cdot \left(-im\right) \]
Alternative 3
Error29.0
Cost128
\[-im \]

Error

Reproduce

herbie shell --seed 2022317 
(FPCore (re im)
  :name "math.sin on complex, imaginary part"
  :precision binary64

  :herbie-target
  (if (< (fabs im) 1.0) (- (* (cos re) (+ (+ im (* (* (* 0.16666666666666666 im) im) im)) (* (* (* (* (* 0.008333333333333333 im) im) im) im) im)))) (* (* 0.5 (cos re)) (- (exp (- 0.0 im)) (exp im))))

  (* (* 0.5 (cos re)) (- (exp (- 0.0 im)) (exp im))))