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Average Error: 92.2% → 97.8%
Time: 19.4s
Precision: binary32
Cost: 6944.00

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\[\left(\left(-1 \leq sinTheta_O \land sinTheta_O \leq 1\right) \land \left(-1 \leq h \land h \leq 1\right)\right) \land \left(0 \leq eta \land eta \leq 10\right)\]
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right) \]
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \frac{\frac{sinTheta_O \cdot -0.5}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}{\frac{eta}{sinTheta_O}}}\right) \]
(FPCore (sinTheta_O h eta)
 :precision binary32
 (asin
  (/
   h
   (sqrt
    (-
     (* eta eta)
     (/
      (* sinTheta_O sinTheta_O)
      (sqrt (- 1.0 (* sinTheta_O sinTheta_O)))))))))
(FPCore (sinTheta_O h eta)
 :precision binary32
 (asin
  (/
   h
   (+
    eta
    (/
     (/ (* sinTheta_O -0.5) (sqrt (- 1.0 (* sinTheta_O sinTheta_O))))
     (/ eta sinTheta_O))))))
float code(float sinTheta_O, float h, float eta) {
	return asinf((h / sqrtf(((eta * eta) - ((sinTheta_O * sinTheta_O) / sqrtf((1.0f - (sinTheta_O * sinTheta_O))))))));
}
float code(float sinTheta_O, float h, float eta) {
	return asinf((h / (eta + (((sinTheta_O * -0.5f) / sqrtf((1.0f - (sinTheta_O * sinTheta_O)))) / (eta / sinTheta_O)))));
}
real(4) function code(sintheta_o, h, eta)
    real(4), intent (in) :: sintheta_o
    real(4), intent (in) :: h
    real(4), intent (in) :: eta
    code = asin((h / sqrt(((eta * eta) - ((sintheta_o * sintheta_o) / sqrt((1.0e0 - (sintheta_o * sintheta_o))))))))
end function
real(4) function code(sintheta_o, h, eta)
    real(4), intent (in) :: sintheta_o
    real(4), intent (in) :: h
    real(4), intent (in) :: eta
    code = asin((h / (eta + (((sintheta_o * (-0.5e0)) / sqrt((1.0e0 - (sintheta_o * sintheta_o)))) / (eta / sintheta_o)))))
end function
function code(sinTheta_O, h, eta)
	return asin(Float32(h / sqrt(Float32(Float32(eta * eta) - Float32(Float32(sinTheta_O * sinTheta_O) / sqrt(Float32(Float32(1.0) - Float32(sinTheta_O * sinTheta_O))))))))
end
function code(sinTheta_O, h, eta)
	return asin(Float32(h / Float32(eta + Float32(Float32(Float32(sinTheta_O * Float32(-0.5)) / sqrt(Float32(Float32(1.0) - Float32(sinTheta_O * sinTheta_O)))) / Float32(eta / sinTheta_O)))))
end
function tmp = code(sinTheta_O, h, eta)
	tmp = asin((h / sqrt(((eta * eta) - ((sinTheta_O * sinTheta_O) / sqrt((single(1.0) - (sinTheta_O * sinTheta_O))))))));
end
function tmp = code(sinTheta_O, h, eta)
	tmp = asin((h / (eta + (((sinTheta_O * single(-0.5)) / sqrt((single(1.0) - (sinTheta_O * sinTheta_O)))) / (eta / sinTheta_O)))));
end
\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right)
\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \frac{\frac{sinTheta_O \cdot -0.5}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}{\frac{eta}{sinTheta_O}}}\right)

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Derivation?

  1. Initial program 92.2

    \[\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right) \]
  2. Simplified92.2

    \[\leadsto \color{blue}{\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(eta, eta, \frac{sinTheta_O \cdot \left(-sinTheta_O\right)}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}\right)}}\right)} \]
    Proof

    [Start]92.2

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right) \]

    fma-neg [=>]92.2

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(eta, eta, -\frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}\right)}}}\right) \]

    distribute-neg-frac [=>]92.2

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(eta, eta, \color{blue}{\frac{-sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}\right)}}\right) \]

    distribute-rgt-neg-in [=>]92.2

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{\mathsf{fma}\left(eta, eta, \frac{\color{blue}{sinTheta_O \cdot \left(-sinTheta_O\right)}}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}\right)}}\right) \]
  3. Taylor expanded in eta around inf 97.3

    \[\leadsto \sin^{-1} \left(\frac{h}{\color{blue}{eta + -0.5 \cdot \left(\frac{{sinTheta_O}^{2}}{eta} \cdot \sqrt{\frac{1}{1 - {sinTheta_O}^{2}}}\right)}}\right) \]
  4. Simplified97.3

    \[\leadsto \sin^{-1} \left(\frac{h}{\color{blue}{eta + \left(-0.5 \cdot \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{eta}\right) \cdot \sqrt{\frac{1}{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right) \]
    Proof

    [Start]97.3

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + -0.5 \cdot \left(\frac{{sinTheta_O}^{2}}{eta} \cdot \sqrt{\frac{1}{1 - {sinTheta_O}^{2}}}\right)}\right) \]

    associate-*r* [=>]97.3

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \color{blue}{\left(-0.5 \cdot \frac{{sinTheta_O}^{2}}{eta}\right) \cdot \sqrt{\frac{1}{1 - {sinTheta_O}^{2}}}}}\right) \]

    unpow2 [=>]97.3

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \left(-0.5 \cdot \frac{\color{blue}{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}{eta}\right) \cdot \sqrt{\frac{1}{1 - {sinTheta_O}^{2}}}}\right) \]

    unpow2 [=>]97.3

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \left(-0.5 \cdot \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{eta}\right) \cdot \sqrt{\frac{1}{1 - \color{blue}{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right) \]
  5. Applied egg-rr97.8

    \[\leadsto \sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \color{blue}{\frac{sinTheta_O \cdot -0.5}{\frac{eta}{sinTheta_O}}} \cdot \sqrt{\frac{1}{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}\right) \]
  6. Applied egg-rr97.8

    \[\leadsto \sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \color{blue}{\frac{\frac{sinTheta_O \cdot -0.5}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}{\frac{eta}{sinTheta_O}}}}\right) \]
  7. Final simplification97.8

    \[\leadsto \sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \frac{\frac{sinTheta_O \cdot -0.5}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}{\frac{eta}{sinTheta_O}}}\right) \]

Alternatives

Alternative 1
Error97.8%
Cost6912.00
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \frac{sinTheta_O \cdot -0.5 + -0.25 \cdot {sinTheta_O}^{3}}{\frac{eta}{sinTheta_O}}}\right) \]
Alternative 2
Error97.3%
Cost3552.00
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + -0.5 \cdot \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{eta}}\right) \]
Alternative 3
Error97.8%
Cost3552.00
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \frac{sinTheta_O \cdot -0.5}{\frac{eta}{sinTheta_O}}}\right) \]
Alternative 4
Error95.2%
Cost3296.00
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta}\right) \]

Error

Reproduce?

herbie shell --seed 2023097 
(FPCore (sinTheta_O h eta)
  :name "HairBSDF, gamma for a refracted ray"
  :precision binary32
  :pre (and (and (and (<= -1.0 sinTheta_O) (<= sinTheta_O 1.0)) (and (<= -1.0 h) (<= h 1.0))) (and (<= 0.0 eta) (<= eta 10.0)))
  (asin (/ h (sqrt (- (* eta eta) (/ (* sinTheta_O sinTheta_O) (sqrt (- 1.0 (* sinTheta_O sinTheta_O)))))))))