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Average Error: 8.63% → 2.22%
Time: 17.4s
Precision: binary32
Cost: 3552

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\[\left(\left(-1 \leq sinTheta_O \land sinTheta_O \leq 1\right) \land \left(-1 \leq h \land h \leq 1\right)\right) \land \left(0 \leq eta \land eta \leq 10\right)\]
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right) \]
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + sinTheta_O \cdot \left(\frac{sinTheta_O}{eta} \cdot -0.5\right)}\right) \]
(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 (* (/ sinTheta_O eta) -0.5))))))
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 * ((sinTheta_O / eta) * -0.5f)))));
}
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 * ((sintheta_o / eta) * (-0.5e0))))))
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(sinTheta_O * Float32(Float32(sinTheta_O / eta) * Float32(-0.5))))))
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 * ((sinTheta_O / eta) * single(-0.5))))));
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 + sinTheta_O \cdot \left(\frac{sinTheta_O}{eta} \cdot -0.5\right)}\right)

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Derivation?

  1. Initial program 8.63

    \[\sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}\right) \]
  2. Simplified8.62

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

    [Start]8.63

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

    associate-*r/ [<=]8.62

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{\sqrt{eta \cdot eta - \color{blue}{sinTheta_O \cdot \frac{sinTheta_O}{\sqrt{1 - sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}}}\right) \]
  3. Taylor expanded in eta around inf 2.81

    \[\leadsto \sin^{-1} \left(\frac{h}{\color{blue}{eta + -0.5 \cdot \left(\frac{{sinTheta_O}^{2}}{eta} \cdot \sqrt{\frac{1}{1 - {sinTheta_O}^{2}}}\right)}}\right) \]
  4. Simplified2.81

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

    [Start]2.81

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

    unpow2 [=>]2.81

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

    unpow2 [=>]2.81

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + -0.5 \cdot \left(\frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{eta} \cdot \sqrt{\frac{1}{1 - \color{blue}{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}}}\right)}\right) \]
  5. Taylor expanded in sinTheta_O around 0 2.85

    \[\leadsto \sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \color{blue}{-0.5 \cdot \frac{{sinTheta_O}^{2}}{eta}}}\right) \]
  6. Simplified2.22

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

    [Start]2.85

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

    *-commutative [=>]2.85

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

    unpow2 [=>]2.85

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

    associate-*r/ [<=]2.22

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

    associate-*l* [=>]2.22

    \[ \sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + \color{blue}{sinTheta_O \cdot \left(\frac{sinTheta_O}{eta} \cdot -0.5\right)}}\right) \]
  7. Final simplification2.22

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

Alternatives

Alternative 1
Error2.85%
Cost3552
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta + -0.5 \cdot \frac{sinTheta_O \cdot sinTheta_O}{eta}}\right) \]
Alternative 2
Error4.89%
Cost3296
\[\sin^{-1} \left(\frac{h}{eta}\right) \]

Error

Reproduce?

herbie shell --seed 2023102 
(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)))))))))