Bouland and Aaronson, Equation (24)

Percentage Accurate: 73.7% → 98.2%
Time: 11.3s
Alternatives: 16
Speedup: 8.0×

Specification

?
\[\begin{array}{l} \\ \left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \end{array} \]
(FPCore (a b)
 :precision binary64
 (-
  (+
   (pow (+ (* a a) (* b b)) 2.0)
   (* 4.0 (+ (* (* a a) (- 1.0 a)) (* (* b b) (+ 3.0 a)))))
  1.0))
double code(double a, double b) {
	return (pow(((a * a) + (b * b)), 2.0) + (4.0 * (((a * a) * (1.0 - a)) + ((b * b) * (3.0 + a))))) - 1.0;
}
real(8) function code(a, b)
    real(8), intent (in) :: a
    real(8), intent (in) :: b
    code = ((((a * a) + (b * b)) ** 2.0d0) + (4.0d0 * (((a * a) * (1.0d0 - a)) + ((b * b) * (3.0d0 + a))))) - 1.0d0
end function
public static double code(double a, double b) {
	return (Math.pow(((a * a) + (b * b)), 2.0) + (4.0 * (((a * a) * (1.0 - a)) + ((b * b) * (3.0 + a))))) - 1.0;
}
def code(a, b):
	return (math.pow(((a * a) + (b * b)), 2.0) + (4.0 * (((a * a) * (1.0 - a)) + ((b * b) * (3.0 + a))))) - 1.0
function code(a, b)
	return Float64(Float64((Float64(Float64(a * a) + Float64(b * b)) ^ 2.0) + Float64(4.0 * Float64(Float64(Float64(a * a) * Float64(1.0 - a)) + Float64(Float64(b * b) * Float64(3.0 + a))))) - 1.0)
end
function tmp = code(a, b)
	tmp = ((((a * a) + (b * b)) ^ 2.0) + (4.0 * (((a * a) * (1.0 - a)) + ((b * b) * (3.0 + a))))) - 1.0;
end
code[a_, b_] := N[(N[(N[Power[N[(N[(a * a), $MachinePrecision] + N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], 2.0], $MachinePrecision] + N[(4.0 * N[(N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * N[(1.0 - a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(b * b), $MachinePrecision] * N[(3.0 + a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] - 1.0), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1
\end{array}

Sampling outcomes in binary64 precision:

Local Percentage Accuracy vs ?

The average percentage accuracy by input value. Horizontal axis shows value of an input variable; the variable is choosen in the title. Vertical axis is accuracy; higher is better. Red represent the original program, while blue represents Herbie's suggestion. These can be toggled with buttons below the plot. The line is an average while dots represent individual samples.

Accuracy vs Speed?

Herbie found 16 alternatives:

AlternativeAccuracySpeedup
The accuracy (vertical axis) and speed (horizontal axis) of each alternatives. Up and to the right is better. The red square shows the initial program, and each blue circle shows an alternative.The line shows the best available speed-accuracy tradeoffs.

Initial Program: 73.7% accurate, 1.0× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \end{array} \]
(FPCore (a b)
 :precision binary64
 (-
  (+
   (pow (+ (* a a) (* b b)) 2.0)
   (* 4.0 (+ (* (* a a) (- 1.0 a)) (* (* b b) (+ 3.0 a)))))
  1.0))
double code(double a, double b) {
	return (pow(((a * a) + (b * b)), 2.0) + (4.0 * (((a * a) * (1.0 - a)) + ((b * b) * (3.0 + a))))) - 1.0;
}
real(8) function code(a, b)
    real(8), intent (in) :: a
    real(8), intent (in) :: b
    code = ((((a * a) + (b * b)) ** 2.0d0) + (4.0d0 * (((a * a) * (1.0d0 - a)) + ((b * b) * (3.0d0 + a))))) - 1.0d0
end function
public static double code(double a, double b) {
	return (Math.pow(((a * a) + (b * b)), 2.0) + (4.0 * (((a * a) * (1.0 - a)) + ((b * b) * (3.0 + a))))) - 1.0;
}
def code(a, b):
	return (math.pow(((a * a) + (b * b)), 2.0) + (4.0 * (((a * a) * (1.0 - a)) + ((b * b) * (3.0 + a))))) - 1.0
function code(a, b)
	return Float64(Float64((Float64(Float64(a * a) + Float64(b * b)) ^ 2.0) + Float64(4.0 * Float64(Float64(Float64(a * a) * Float64(1.0 - a)) + Float64(Float64(b * b) * Float64(3.0 + a))))) - 1.0)
end
function tmp = code(a, b)
	tmp = ((((a * a) + (b * b)) ^ 2.0) + (4.0 * (((a * a) * (1.0 - a)) + ((b * b) * (3.0 + a))))) - 1.0;
end
code[a_, b_] := N[(N[(N[Power[N[(N[(a * a), $MachinePrecision] + N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], 2.0], $MachinePrecision] + N[(4.0 * N[(N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * N[(1.0 - a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(b * b), $MachinePrecision] * N[(3.0 + a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] - 1.0), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1
\end{array}

Alternative 1: 98.2% accurate, 4.0× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \cdot b \leq 4 \cdot 10^{-20}:\\ \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(4 \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right) + -1\right) + \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \frac{1}{\frac{1}{b \cdot b}}\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (a b)
 :precision binary64
 (if (<= (* b b) 4e-20)
   (+ -1.0 (* (* a a) (+ 4.0 (* a (+ a -4.0)))))
   (+
    (+ (* 4.0 (* b (* b 3.0))) -1.0)
    (* (+ (* a a) (* b b)) (/ 1.0 (/ 1.0 (* b b)))))))
double code(double a, double b) {
	double tmp;
	if ((b * b) <= 4e-20) {
		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
	} else {
		tmp = ((4.0 * (b * (b * 3.0))) + -1.0) + (((a * a) + (b * b)) * (1.0 / (1.0 / (b * b))));
	}
	return tmp;
}
real(8) function code(a, b)
    real(8), intent (in) :: a
    real(8), intent (in) :: b
    real(8) :: tmp
    if ((b * b) <= 4d-20) then
        tmp = (-1.0d0) + ((a * a) * (4.0d0 + (a * (a + (-4.0d0)))))
    else
        tmp = ((4.0d0 * (b * (b * 3.0d0))) + (-1.0d0)) + (((a * a) + (b * b)) * (1.0d0 / (1.0d0 / (b * b))))
    end if
    code = tmp
end function
public static double code(double a, double b) {
	double tmp;
	if ((b * b) <= 4e-20) {
		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
	} else {
		tmp = ((4.0 * (b * (b * 3.0))) + -1.0) + (((a * a) + (b * b)) * (1.0 / (1.0 / (b * b))));
	}
	return tmp;
}
def code(a, b):
	tmp = 0
	if (b * b) <= 4e-20:
		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))))
	else:
		tmp = ((4.0 * (b * (b * 3.0))) + -1.0) + (((a * a) + (b * b)) * (1.0 / (1.0 / (b * b))))
	return tmp
function code(a, b)
	tmp = 0.0
	if (Float64(b * b) <= 4e-20)
		tmp = Float64(-1.0 + Float64(Float64(a * a) * Float64(4.0 + Float64(a * Float64(a + -4.0)))));
	else
		tmp = Float64(Float64(Float64(4.0 * Float64(b * Float64(b * 3.0))) + -1.0) + Float64(Float64(Float64(a * a) + Float64(b * b)) * Float64(1.0 / Float64(1.0 / Float64(b * b)))));
	end
	return tmp
end
function tmp_2 = code(a, b)
	tmp = 0.0;
	if ((b * b) <= 4e-20)
		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
	else
		tmp = ((4.0 * (b * (b * 3.0))) + -1.0) + (((a * a) + (b * b)) * (1.0 / (1.0 / (b * b))));
	end
	tmp_2 = tmp;
end
code[a_, b_] := If[LessEqual[N[(b * b), $MachinePrecision], 4e-20], N[(-1.0 + N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * N[(4.0 + N[(a * N[(a + -4.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(N[(4.0 * N[(b * N[(b * 3.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] + N[(N[(N[(a * a), $MachinePrecision] + N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(1.0 / N[(1.0 / N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;b \cdot b \leq 4 \cdot 10^{-20}:\\
\;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\left(4 \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right) + -1\right) + \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \frac{1}{\frac{1}{b \cdot b}}\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if (*.f64 b b) < 3.99999999999999978e-20

    1. Initial program 82.7%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified82.7%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in b around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) - 1} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto \left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) + -1 \]
      3. +-commutativeN/A

        \[\leadsto -1 + \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right)} \]
      4. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right)}\right) \]
      5. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{4} + \color{blue}{4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{\left(2 \cdot 2\right)} + 4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      7. pow-sqrN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + \color{blue}{4} \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      8. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + 4 \cdot \left(\left(1 - a\right) \cdot \color{blue}{{a}^{2}}\right)\right)\right) \]
      9. associate-*r*N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + \left(4 \cdot \left(1 - a\right)\right) \cdot \color{blue}{{a}^{2}}\right)\right) \]
      10. distribute-rgt-outN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot \color{blue}{\left({a}^{2} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
      11. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left({a}^{2} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
      12. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{{a}^{2}} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      13. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{{a}^{2}} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      14. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right)\right) \]
      15. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\right) \]
      16. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\right) \]
      17. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left(1 - a\right)}\right)\right)\right)\right) \]
      18. --lowering--.f6499.9%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{\_.f64}\left(1, \color{blue}{a}\right)\right)\right)\right)\right) \]
    7. Simplified99.9%

      \[\leadsto \color{blue}{-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)} \]
    8. Taylor expanded in a around 0

      \[\leadsto \color{blue}{{a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) - 1} \]
    9. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto {a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) + -1 \]
      3. +-commutativeN/A

        \[\leadsto -1 + \color{blue}{{a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)} \]
      4. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)}\right) \]
      5. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)}\right)\right) \]
      6. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{4} + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{4} + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \color{blue}{\left(a \cdot \left(a - 4\right)\right)}\right)\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left(a - 4\right)}\right)\right)\right)\right) \]
      10. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4\right)\right)}\right)\right)\right)\right)\right) \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a + -4\right)\right)\right)\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f6499.9%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{+.f64}\left(a, \color{blue}{-4}\right)\right)\right)\right)\right) \]
    10. Simplified99.9%

      \[\leadsto \color{blue}{-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)} \]

    if 3.99999999999999978e-20 < (*.f64 b b)

    1. Initial program 58.0%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified58.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Step-by-step derivation
      1. flip-+N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}{a \cdot a - b \cdot b}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{4}, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      2. clear-numN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{1}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{4}, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      3. /-lowering-/.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \left(\frac{a \cdot a - b \cdot b}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{4}, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      4. /-lowering-/.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\left(a \cdot a - b \cdot b\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      5. --lowering--.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      8. --lowering--.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      9. associate-*l*N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\left(a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      10. cube-multN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\left(a \cdot {a}^{3}\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      11. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{3}\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      12. cube-multN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      13. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      14. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      15. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\left(b \cdot b\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      16. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      17. *-lowering-*.f6437.1%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    6. Applied egg-rr37.1%

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}}} \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right) \]
    7. Taylor expanded in a around 0

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left(3 \cdot {b}^{2}\right)}\right), -1\right)\right) \]
    8. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left({b}^{2} \cdot 3\right)\right), -1\right)\right) \]
      2. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(b \cdot b\right) \cdot 3\right)\right), -1\right)\right) \]
      3. associate-*l*N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      5. *-lowering-*.f6438.6%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    9. Simplified38.6%

      \[\leadsto \frac{1}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}} \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right)} + -1\right) \]
    10. Taylor expanded in a around 0

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \color{blue}{\left(\frac{1}{{b}^{2}}\right)}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    11. Step-by-step derivation
      1. /-lowering-/.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(1, \left({b}^{2}\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      2. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(1, \left(b \cdot b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      3. *-lowering-*.f6497.7%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    12. Simplified97.7%

      \[\leadsto \frac{1}{\color{blue}{\frac{1}{b \cdot b}}} \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right) + -1\right) \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Final simplification98.8%

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \cdot b \leq 4 \cdot 10^{-20}:\\ \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(4 \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right) + -1\right) + \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \frac{1}{\frac{1}{b \cdot b}}\\ \end{array} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 2: 98.9% accurate, 4.4× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := a \cdot a + b \cdot b\\ \frac{1}{\frac{1}{t\_0 \cdot t\_0}} + \left(4 \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right) + -1\right) \end{array} \end{array} \]
(FPCore (a b)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (+ (* a a) (* b b))))
   (+ (/ 1.0 (/ 1.0 (* t_0 t_0))) (+ (* 4.0 (* b (* b 3.0))) -1.0))))
double code(double a, double b) {
	double t_0 = (a * a) + (b * b);
	return (1.0 / (1.0 / (t_0 * t_0))) + ((4.0 * (b * (b * 3.0))) + -1.0);
}
real(8) function code(a, b)
    real(8), intent (in) :: a
    real(8), intent (in) :: b
    real(8) :: t_0
    t_0 = (a * a) + (b * b)
    code = (1.0d0 / (1.0d0 / (t_0 * t_0))) + ((4.0d0 * (b * (b * 3.0d0))) + (-1.0d0))
end function
public static double code(double a, double b) {
	double t_0 = (a * a) + (b * b);
	return (1.0 / (1.0 / (t_0 * t_0))) + ((4.0 * (b * (b * 3.0))) + -1.0);
}
def code(a, b):
	t_0 = (a * a) + (b * b)
	return (1.0 / (1.0 / (t_0 * t_0))) + ((4.0 * (b * (b * 3.0))) + -1.0)
function code(a, b)
	t_0 = Float64(Float64(a * a) + Float64(b * b))
	return Float64(Float64(1.0 / Float64(1.0 / Float64(t_0 * t_0))) + Float64(Float64(4.0 * Float64(b * Float64(b * 3.0))) + -1.0))
end
function tmp = code(a, b)
	t_0 = (a * a) + (b * b);
	tmp = (1.0 / (1.0 / (t_0 * t_0))) + ((4.0 * (b * (b * 3.0))) + -1.0);
end
code[a_, b_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(a * a), $MachinePrecision] + N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, N[(N[(1.0 / N[(1.0 / N[(t$95$0 * t$95$0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(4.0 * N[(b * N[(b * 3.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
t_0 := a \cdot a + b \cdot b\\
\frac{1}{\frac{1}{t\_0 \cdot t\_0}} + \left(4 \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right) + -1\right)
\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Initial program 69.8%

    \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
  2. Step-by-step derivation
    1. associate--l+N/A

      \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
    2. +-lowering-+.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
    3. unpow2N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
    4. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
    5. +-lowering-+.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
    6. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
    7. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
    8. +-lowering-+.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
    9. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
    10. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
    11. sub-negN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    12. +-lowering-+.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
  3. Simplified69.8%

    \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
  4. Add Preprocessing
  5. Step-by-step derivation
    1. flip-+N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}{a \cdot a - b \cdot b}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{4}, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    2. clear-numN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{1}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{4}, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    3. /-lowering-/.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \left(\frac{a \cdot a - b \cdot b}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{4}, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    4. /-lowering-/.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\left(a \cdot a - b \cdot b\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    5. --lowering--.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    6. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    7. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    8. --lowering--.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    9. associate-*l*N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\left(a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    10. cube-multN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\left(a \cdot {a}^{3}\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    11. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{3}\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    12. cube-multN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    13. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    14. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    15. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\left(b \cdot b\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    16. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    17. *-lowering-*.f6447.1%

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
  6. Applied egg-rr47.1%

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}}} \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right) \]
  7. Taylor expanded in a around 0

    \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left(3 \cdot {b}^{2}\right)}\right), -1\right)\right) \]
  8. Step-by-step derivation
    1. *-commutativeN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left({b}^{2} \cdot 3\right)\right), -1\right)\right) \]
    2. unpow2N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(b \cdot b\right) \cdot 3\right)\right), -1\right)\right) \]
    3. associate-*l*N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    4. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    5. *-lowering-*.f6449.8%

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
  9. Simplified49.8%

    \[\leadsto \frac{1}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}} \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right)} + -1\right) \]
  10. Step-by-step derivation
    1. associate-/r/N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\frac{1}{\frac{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}}{a \cdot a + b \cdot b}}\right), \mathsf{+.f64}\left(\color{blue}{\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right)}, -1\right)\right) \]
    2. clear-numN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\frac{1}{\frac{\frac{1}{\frac{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}{a \cdot a - b \cdot b}}}{a \cdot a + b \cdot b}}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{b}, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    3. associate-*r*N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\frac{1}{\frac{\frac{1}{\frac{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}{a \cdot a - b \cdot b}}}{a \cdot a + b \cdot b}}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    4. flip-+N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\frac{1}{\frac{\frac{1}{a \cdot a + b \cdot b}}{a \cdot a + b \cdot b}}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    5. /-lowering-/.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \left(\frac{\frac{1}{a \cdot a + b \cdot b}}{a \cdot a + b \cdot b}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\color{blue}{\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right)}, -1\right)\right) \]
  11. Applied egg-rr98.6%

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\frac{1}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)}}} + \left(4 \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right) + -1\right) \]
  12. Add Preprocessing

Alternative 3: 96.2% accurate, 4.6× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;a \leq -0.78:\\ \;\;\;\;\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(-1 + 4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;a \leq 1350000:\\ \;\;\;\;-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b + \left(12 + a \cdot 4\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (a b)
 :precision binary64
 (if (<= a -0.78)
   (+ (* (* a a) (+ (* a a) (* b b))) (+ -1.0 (* 4.0 (* a (* a (- 1.0 a))))))
   (if (<= a 1350000.0)
     (+ -1.0 (* b (* b (+ (* b b) (+ 12.0 (* a 4.0))))))
     (+ -1.0 (* (* a a) (+ 4.0 (* a (+ a -4.0))))))))
double code(double a, double b) {
	double tmp;
	if (a <= -0.78) {
		tmp = ((a * a) * ((a * a) + (b * b))) + (-1.0 + (4.0 * (a * (a * (1.0 - a)))));
	} else if (a <= 1350000.0) {
		tmp = -1.0 + (b * (b * ((b * b) + (12.0 + (a * 4.0)))));
	} else {
		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
	}
	return tmp;
}
real(8) function code(a, b)
    real(8), intent (in) :: a
    real(8), intent (in) :: b
    real(8) :: tmp
    if (a <= (-0.78d0)) then
        tmp = ((a * a) * ((a * a) + (b * b))) + ((-1.0d0) + (4.0d0 * (a * (a * (1.0d0 - a)))))
    else if (a <= 1350000.0d0) then
        tmp = (-1.0d0) + (b * (b * ((b * b) + (12.0d0 + (a * 4.0d0)))))
    else
        tmp = (-1.0d0) + ((a * a) * (4.0d0 + (a * (a + (-4.0d0)))))
    end if
    code = tmp
end function
public static double code(double a, double b) {
	double tmp;
	if (a <= -0.78) {
		tmp = ((a * a) * ((a * a) + (b * b))) + (-1.0 + (4.0 * (a * (a * (1.0 - a)))));
	} else if (a <= 1350000.0) {
		tmp = -1.0 + (b * (b * ((b * b) + (12.0 + (a * 4.0)))));
	} else {
		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
	}
	return tmp;
}
def code(a, b):
	tmp = 0
	if a <= -0.78:
		tmp = ((a * a) * ((a * a) + (b * b))) + (-1.0 + (4.0 * (a * (a * (1.0 - a)))))
	elif a <= 1350000.0:
		tmp = -1.0 + (b * (b * ((b * b) + (12.0 + (a * 4.0)))))
	else:
		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))))
	return tmp
function code(a, b)
	tmp = 0.0
	if (a <= -0.78)
		tmp = Float64(Float64(Float64(a * a) * Float64(Float64(a * a) + Float64(b * b))) + Float64(-1.0 + Float64(4.0 * Float64(a * Float64(a * Float64(1.0 - a))))));
	elseif (a <= 1350000.0)
		tmp = Float64(-1.0 + Float64(b * Float64(b * Float64(Float64(b * b) + Float64(12.0 + Float64(a * 4.0))))));
	else
		tmp = Float64(-1.0 + Float64(Float64(a * a) * Float64(4.0 + Float64(a * Float64(a + -4.0)))));
	end
	return tmp
end
function tmp_2 = code(a, b)
	tmp = 0.0;
	if (a <= -0.78)
		tmp = ((a * a) * ((a * a) + (b * b))) + (-1.0 + (4.0 * (a * (a * (1.0 - a)))));
	elseif (a <= 1350000.0)
		tmp = -1.0 + (b * (b * ((b * b) + (12.0 + (a * 4.0)))));
	else
		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
	end
	tmp_2 = tmp;
end
code[a_, b_] := If[LessEqual[a, -0.78], N[(N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * N[(N[(a * a), $MachinePrecision] + N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(-1.0 + N[(4.0 * N[(a * N[(a * N[(1.0 - a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[a, 1350000.0], N[(-1.0 + N[(b * N[(b * N[(N[(b * b), $MachinePrecision] + N[(12.0 + N[(a * 4.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(-1.0 + N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * N[(4.0 + N[(a * N[(a + -4.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;a \leq -0.78:\\
\;\;\;\;\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(-1 + 4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\\

\mathbf{elif}\;a \leq 1350000:\\
\;\;\;\;-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b + \left(12 + a \cdot 4\right)\right)\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 3 regimes
  2. if a < -0.78000000000000003

    1. Initial program 60.2%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified60.2%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in b around 0

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
    6. Step-by-step derivation
      1. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      2. associate-*r*N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      3. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      4. mul-1-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      5. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      6. mul-1-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      7. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      8. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      9. --lowering--.f6499.9%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    7. Simplified99.9%

      \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
    8. Taylor expanded in a around inf

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    9. Step-by-step derivation
      1. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
      2. *-lowering-*.f6498.6%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
    10. Simplified98.6%

      \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)} + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right) + -1\right) \]

    if -0.78000000000000003 < a < 1.35e6

    1. Initial program 99.8%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified99.8%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in a around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(4 \cdot \left(a \cdot {b}^{2}\right) + \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right)\right) - 1} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto \left(4 \cdot \left(a \cdot {b}^{2}\right) + \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. associate-+r+N/A

        \[\leadsto \left(\left(4 \cdot \left(a \cdot {b}^{2}\right) + 12 \cdot {b}^{2}\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\color{blue}{1}\right)\right) \]
      3. associate-*r*N/A

        \[\leadsto \left(\left(\left(4 \cdot a\right) \cdot {b}^{2} + 12 \cdot {b}^{2}\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
      4. distribute-rgt-outN/A

        \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot a + 12\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
      5. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot a + 4 \cdot 3\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
      6. distribute-lft-inN/A

        \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(a + 3\right)\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
      7. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right)\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right)\right) + {b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
      9. pow-sqrN/A

        \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right)\right) + {b}^{2} \cdot {b}^{2}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
      10. distribute-lft-inN/A

        \[\leadsto {b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\color{blue}{1}\right)\right) \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right) + -1 \]
      12. +-commutativeN/A

        \[\leadsto -1 + \color{blue}{{b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right)} \]
      13. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right)\right)}\right) \]
      14. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(\color{blue}{4 \cdot \left(3 + a\right)} + {b}^{2}\right)\right)\right) \]
      15. associate-*l*N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left(b \cdot \color{blue}{\left(b \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right)\right)}\right)\right) \]
      16. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{\left(b \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right)\right)}\right)\right) \]
    7. Simplified99.3%

      \[\leadsto \color{blue}{-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b + \left(12 + 4 \cdot a\right)\right)\right)} \]

    if 1.35e6 < a

    1. Initial program 27.2%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified27.2%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in b around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) - 1} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto \left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) + -1 \]
      3. +-commutativeN/A

        \[\leadsto -1 + \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right)} \]
      4. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right)}\right) \]
      5. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{4} + \color{blue}{4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{\left(2 \cdot 2\right)} + 4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      7. pow-sqrN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + \color{blue}{4} \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      8. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + 4 \cdot \left(\left(1 - a\right) \cdot \color{blue}{{a}^{2}}\right)\right)\right) \]
      9. associate-*r*N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + \left(4 \cdot \left(1 - a\right)\right) \cdot \color{blue}{{a}^{2}}\right)\right) \]
      10. distribute-rgt-outN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot \color{blue}{\left({a}^{2} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
      11. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left({a}^{2} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
      12. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{{a}^{2}} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      13. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{{a}^{2}} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      14. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right)\right) \]
      15. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\right) \]
      16. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\right) \]
      17. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left(1 - a\right)}\right)\right)\right)\right) \]
      18. --lowering--.f6492.7%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{\_.f64}\left(1, \color{blue}{a}\right)\right)\right)\right)\right) \]
    7. Simplified92.7%

      \[\leadsto \color{blue}{-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)} \]
    8. Taylor expanded in a around 0

      \[\leadsto \color{blue}{{a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) - 1} \]
    9. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto {a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) + -1 \]
      3. +-commutativeN/A

        \[\leadsto -1 + \color{blue}{{a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)} \]
      4. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)}\right) \]
      5. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)}\right)\right) \]
      6. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{4} + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{4} + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \color{blue}{\left(a \cdot \left(a - 4\right)\right)}\right)\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left(a - 4\right)}\right)\right)\right)\right) \]
      10. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4\right)\right)}\right)\right)\right)\right)\right) \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a + -4\right)\right)\right)\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f6494.2%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{+.f64}\left(a, \color{blue}{-4}\right)\right)\right)\right)\right) \]
    10. Simplified94.2%

      \[\leadsto \color{blue}{-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)} \]
  3. Recombined 3 regimes into one program.
  4. Final simplification97.8%

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;a \leq -0.78:\\ \;\;\;\;\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(-1 + 4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;a \leq 1350000:\\ \;\;\;\;-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b + \left(12 + a \cdot 4\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\ \end{array} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 4: 98.6% accurate, 5.1× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := a \cdot a + b \cdot b\\ \frac{t\_0}{\frac{1}{t\_0}} + \left(-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot 4\right) \end{array} \end{array} \]
(FPCore (a b)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (+ (* a a) (* b b))))
   (+ (/ t_0 (/ 1.0 t_0)) (+ -1.0 (* (* a a) 4.0)))))
double code(double a, double b) {
	double t_0 = (a * a) + (b * b);
	return (t_0 / (1.0 / t_0)) + (-1.0 + ((a * a) * 4.0));
}
real(8) function code(a, b)
    real(8), intent (in) :: a
    real(8), intent (in) :: b
    real(8) :: t_0
    t_0 = (a * a) + (b * b)
    code = (t_0 / (1.0d0 / t_0)) + ((-1.0d0) + ((a * a) * 4.0d0))
end function
public static double code(double a, double b) {
	double t_0 = (a * a) + (b * b);
	return (t_0 / (1.0 / t_0)) + (-1.0 + ((a * a) * 4.0));
}
def code(a, b):
	t_0 = (a * a) + (b * b)
	return (t_0 / (1.0 / t_0)) + (-1.0 + ((a * a) * 4.0))
function code(a, b)
	t_0 = Float64(Float64(a * a) + Float64(b * b))
	return Float64(Float64(t_0 / Float64(1.0 / t_0)) + Float64(-1.0 + Float64(Float64(a * a) * 4.0)))
end
function tmp = code(a, b)
	t_0 = (a * a) + (b * b);
	tmp = (t_0 / (1.0 / t_0)) + (-1.0 + ((a * a) * 4.0));
end
code[a_, b_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(a * a), $MachinePrecision] + N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, N[(N[(t$95$0 / N[(1.0 / t$95$0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(-1.0 + N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * 4.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
t_0 := a \cdot a + b \cdot b\\
\frac{t\_0}{\frac{1}{t\_0}} + \left(-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot 4\right)
\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Initial program 69.8%

    \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
  2. Step-by-step derivation
    1. associate--l+N/A

      \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
    2. +-lowering-+.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
    3. unpow2N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
    4. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
    5. +-lowering-+.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
    6. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
    7. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
    8. +-lowering-+.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
    9. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
    10. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
    11. sub-negN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    12. +-lowering-+.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
  3. Simplified69.8%

    \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
  4. Add Preprocessing
  5. Taylor expanded in b around 0

    \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
  6. Step-by-step derivation
    1. unpow2N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    2. associate-*r*N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    3. sub-negN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    4. mul-1-negN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    5. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    6. mul-1-negN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    7. sub-negN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    8. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    9. --lowering--.f6480.2%

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
  7. Simplified80.2%

    \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
  8. Step-by-step derivation
    1. flip-+N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \frac{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}{a \cdot a - b \cdot b}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
    2. associate-*r*N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \frac{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}{a \cdot a - b \cdot b}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    3. clear-numN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \frac{1}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
    4. div-invN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\frac{a \cdot a + b \cdot b}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}}\right), \mathsf{+.f64}\left(\color{blue}{\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right)}, -1\right)\right) \]
    5. /-lowering-/.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\color{blue}{\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right)}, -1\right)\right) \]
    6. +-lowering-+.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{4}, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    7. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    8. *-lowering-*.f64N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    9. clear-numN/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(\frac{1}{\frac{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}{a \cdot a - b \cdot b}}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
    10. associate-*r*N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(\frac{1}{\frac{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}{a \cdot a - b \cdot b}}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    11. flip-+N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(\frac{1}{a \cdot a + b \cdot b}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)}\right)\right), -1\right)\right) \]
  9. Applied egg-rr80.2%

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{a \cdot a + b \cdot b}{\frac{1}{a \cdot a + b \cdot b}}} + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right) + -1\right) \]
  10. Taylor expanded in a around 0

    \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right), -1\right)\right) \]
  11. Step-by-step derivation
    1. unpow2N/A

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot a\right)\right), -1\right)\right) \]
    2. *-lowering-*.f6497.8%

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right), -1\right)\right) \]
  12. Simplified97.8%

    \[\leadsto \frac{a \cdot a + b \cdot b}{\frac{1}{a \cdot a + b \cdot b}} + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)} + -1\right) \]
  13. Final simplification97.8%

    \[\leadsto \frac{a \cdot a + b \cdot b}{\frac{1}{a \cdot a + b \cdot b}} + \left(-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot 4\right) \]
  14. Add Preprocessing

Alternative 5: 94.3% accurate, 5.6× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := -1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\ \mathbf{if}\;a \leq -0.47:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \mathbf{elif}\;a \leq 3100000:\\ \;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (a b)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (+ -1.0 (* (* a a) (+ 4.0 (* a (+ a -4.0)))))))
   (if (<= a -0.47)
     t_0
     (if (<= a 3100000.0) (+ -1.0 (* (* b b) (+ (* b b) 12.0))) t_0))))
double code(double a, double b) {
	double t_0 = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
	double tmp;
	if (a <= -0.47) {
		tmp = t_0;
	} else if (a <= 3100000.0) {
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
	} else {
		tmp = t_0;
	}
	return tmp;
}
real(8) function code(a, b)
    real(8), intent (in) :: a
    real(8), intent (in) :: b
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = (-1.0d0) + ((a * a) * (4.0d0 + (a * (a + (-4.0d0)))))
    if (a <= (-0.47d0)) then
        tmp = t_0
    else if (a <= 3100000.0d0) then
        tmp = (-1.0d0) + ((b * b) * ((b * b) + 12.0d0))
    else
        tmp = t_0
    end if
    code = tmp
end function
public static double code(double a, double b) {
	double t_0 = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
	double tmp;
	if (a <= -0.47) {
		tmp = t_0;
	} else if (a <= 3100000.0) {
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
	} else {
		tmp = t_0;
	}
	return tmp;
}
def code(a, b):
	t_0 = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))))
	tmp = 0
	if a <= -0.47:
		tmp = t_0
	elif a <= 3100000.0:
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0))
	else:
		tmp = t_0
	return tmp
function code(a, b)
	t_0 = Float64(-1.0 + Float64(Float64(a * a) * Float64(4.0 + Float64(a * Float64(a + -4.0)))))
	tmp = 0.0
	if (a <= -0.47)
		tmp = t_0;
	elseif (a <= 3100000.0)
		tmp = Float64(-1.0 + Float64(Float64(b * b) * Float64(Float64(b * b) + 12.0)));
	else
		tmp = t_0;
	end
	return tmp
end
function tmp_2 = code(a, b)
	t_0 = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
	tmp = 0.0;
	if (a <= -0.47)
		tmp = t_0;
	elseif (a <= 3100000.0)
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
	else
		tmp = t_0;
	end
	tmp_2 = tmp;
end
code[a_, b_] := Block[{t$95$0 = N[(-1.0 + N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * N[(4.0 + N[(a * N[(a + -4.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[a, -0.47], t$95$0, If[LessEqual[a, 3100000.0], N[(-1.0 + N[(N[(b * b), $MachinePrecision] * N[(N[(b * b), $MachinePrecision] + 12.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], t$95$0]]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
t_0 := -1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\
\mathbf{if}\;a \leq -0.47:\\
\;\;\;\;t\_0\\

\mathbf{elif}\;a \leq 3100000:\\
\;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;t\_0\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if a < -0.46999999999999997 or 3.1e6 < a

    1. Initial program 44.5%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified44.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in b around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) - 1} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto \left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) + -1 \]
      3. +-commutativeN/A

        \[\leadsto -1 + \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right)} \]
      4. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right)}\right) \]
      5. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{4} + \color{blue}{4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{\left(2 \cdot 2\right)} + 4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      7. pow-sqrN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + \color{blue}{4} \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      8. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + 4 \cdot \left(\left(1 - a\right) \cdot \color{blue}{{a}^{2}}\right)\right)\right) \]
      9. associate-*r*N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + \left(4 \cdot \left(1 - a\right)\right) \cdot \color{blue}{{a}^{2}}\right)\right) \]
      10. distribute-rgt-outN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot \color{blue}{\left({a}^{2} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
      11. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left({a}^{2} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
      12. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{{a}^{2}} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      13. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{{a}^{2}} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
      14. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right)\right) \]
      15. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\right) \]
      16. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\right) \]
      17. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left(1 - a\right)}\right)\right)\right)\right) \]
      18. --lowering--.f6491.7%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{\_.f64}\left(1, \color{blue}{a}\right)\right)\right)\right)\right) \]
    7. Simplified91.7%

      \[\leadsto \color{blue}{-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)} \]
    8. Taylor expanded in a around 0

      \[\leadsto \color{blue}{{a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) - 1} \]
    9. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto {a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) + -1 \]
      3. +-commutativeN/A

        \[\leadsto -1 + \color{blue}{{a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)} \]
      4. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)}\right) \]
      5. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)}\right)\right) \]
      6. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{4} + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{4} + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \color{blue}{\left(a \cdot \left(a - 4\right)\right)}\right)\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left(a - 4\right)}\right)\right)\right)\right) \]
      10. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4\right)\right)}\right)\right)\right)\right)\right) \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a + -4\right)\right)\right)\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f6492.4%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{+.f64}\left(a, \color{blue}{-4}\right)\right)\right)\right)\right) \]
    10. Simplified92.4%

      \[\leadsto \color{blue}{-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)} \]

    if -0.46999999999999997 < a < 3.1e6

    1. Initial program 99.8%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified99.8%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in a around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) - 1} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) + -1 \]
      3. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right), \color{blue}{-1}\right) \]
      4. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right), -1\right) \]
      5. pow-sqrN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{2} \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
      6. distribute-rgt-outN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot \left(12 + {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
      7. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      8. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left({b}^{2}\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      9. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(b \cdot b\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      11. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left(12 + {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \left({b}^{2}\right)\right)\right), -1\right) \]
      13. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \left(b \cdot b\right)\right)\right), -1\right) \]
      14. *-lowering-*.f6499.3%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), -1\right) \]
    7. Simplified99.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(12 + b \cdot b\right) + -1} \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Final simplification95.5%

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;a \leq -0.47:\\ \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;a \leq 3100000:\\ \;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\ \end{array} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 6: 93.2% accurate, 5.6× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;a \leq -5.2 \cdot 10^{+60}:\\ \;\;\;\;a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;a \leq 820000000:\\ \;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(a \cdot a\right) \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + \frac{-4}{a}\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (a b)
 :precision binary64
 (if (<= a -5.2e+60)
   (* a (* a (* a a)))
   (if (<= a 820000000.0)
     (+ -1.0 (* (* b b) (+ (* b b) 12.0)))
     (* (* a a) (* (* a a) (+ 1.0 (/ -4.0 a)))))))
double code(double a, double b) {
	double tmp;
	if (a <= -5.2e+60) {
		tmp = a * (a * (a * a));
	} else if (a <= 820000000.0) {
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
	} else {
		tmp = (a * a) * ((a * a) * (1.0 + (-4.0 / a)));
	}
	return tmp;
}
real(8) function code(a, b)
    real(8), intent (in) :: a
    real(8), intent (in) :: b
    real(8) :: tmp
    if (a <= (-5.2d+60)) then
        tmp = a * (a * (a * a))
    else if (a <= 820000000.0d0) then
        tmp = (-1.0d0) + ((b * b) * ((b * b) + 12.0d0))
    else
        tmp = (a * a) * ((a * a) * (1.0d0 + ((-4.0d0) / a)))
    end if
    code = tmp
end function
public static double code(double a, double b) {
	double tmp;
	if (a <= -5.2e+60) {
		tmp = a * (a * (a * a));
	} else if (a <= 820000000.0) {
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
	} else {
		tmp = (a * a) * ((a * a) * (1.0 + (-4.0 / a)));
	}
	return tmp;
}
def code(a, b):
	tmp = 0
	if a <= -5.2e+60:
		tmp = a * (a * (a * a))
	elif a <= 820000000.0:
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0))
	else:
		tmp = (a * a) * ((a * a) * (1.0 + (-4.0 / a)))
	return tmp
function code(a, b)
	tmp = 0.0
	if (a <= -5.2e+60)
		tmp = Float64(a * Float64(a * Float64(a * a)));
	elseif (a <= 820000000.0)
		tmp = Float64(-1.0 + Float64(Float64(b * b) * Float64(Float64(b * b) + 12.0)));
	else
		tmp = Float64(Float64(a * a) * Float64(Float64(a * a) * Float64(1.0 + Float64(-4.0 / a))));
	end
	return tmp
end
function tmp_2 = code(a, b)
	tmp = 0.0;
	if (a <= -5.2e+60)
		tmp = a * (a * (a * a));
	elseif (a <= 820000000.0)
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
	else
		tmp = (a * a) * ((a * a) * (1.0 + (-4.0 / a)));
	end
	tmp_2 = tmp;
end
code[a_, b_] := If[LessEqual[a, -5.2e+60], N[(a * N[(a * N[(a * a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[a, 820000000.0], N[(-1.0 + N[(N[(b * b), $MachinePrecision] * N[(N[(b * b), $MachinePrecision] + 12.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * N[(1.0 + N[(-4.0 / a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;a \leq -5.2 \cdot 10^{+60}:\\
\;\;\;\;a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\

\mathbf{elif}\;a \leq 820000000:\\
\;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\left(a \cdot a\right) \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + \frac{-4}{a}\right)\right)\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 3 regimes
  2. if a < -5.20000000000000016e60

    1. Initial program 59.3%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified59.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in a around inf

      \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4}} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {a}^{\left(3 + \color{blue}{1}\right)} \]
      2. pow-plusN/A

        \[\leadsto {a}^{3} \cdot \color{blue}{a} \]
      3. *-commutativeN/A

        \[\leadsto a \cdot \color{blue}{{a}^{3}} \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{3}\right)}\right) \]
      5. cube-multN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right)\right) \]
      6. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{\color{blue}{2}}\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right)\right) \]
      8. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64100.0%

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
    7. Simplified100.0%

      \[\leadsto \color{blue}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)} \]

    if -5.20000000000000016e60 < a < 8.2e8

    1. Initial program 96.0%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified96.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in a around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) - 1} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) + -1 \]
      3. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right), \color{blue}{-1}\right) \]
      4. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right), -1\right) \]
      5. pow-sqrN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{2} \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
      6. distribute-rgt-outN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot \left(12 + {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
      7. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      8. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left({b}^{2}\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      9. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(b \cdot b\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      11. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left(12 + {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \left({b}^{2}\right)\right)\right), -1\right) \]
      13. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \left(b \cdot b\right)\right)\right), -1\right) \]
      14. *-lowering-*.f6493.4%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), -1\right) \]
    7. Simplified93.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(12 + b \cdot b\right) + -1} \]

    if 8.2e8 < a

    1. Initial program 24.9%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified24.9%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in a around inf

      \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4} \cdot \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{4}\right), \color{blue}{\left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)}\right) \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{\left(3 + 1\right)}\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      3. pow-plusN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{3} \cdot a\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      4. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot {a}^{3}\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      5. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{3}\right)\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      6. cube-multN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      7. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{2}\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      8. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{2}\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      9. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(1 + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right)}\right)\right) \]
      13. associate-*r/N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\mathsf{neg}\left(\frac{4 \cdot 1}{a}\right)\right)\right)\right) \]
      14. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\mathsf{neg}\left(\frac{4}{a}\right)\right)\right)\right) \]
      15. distribute-neg-fracN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{\mathsf{neg}\left(4\right)}{\color{blue}{a}}\right)\right)\right) \]
      16. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{-4}{a}\right)\right)\right) \]
      17. /-lowering-/.f6495.5%

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(-4, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
    7. Simplified95.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right) \cdot \left(1 + \frac{-4}{a}\right)} \]
    8. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \left(1 + \frac{-4}{a}\right) \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right)} \]
      2. associate-*r*N/A

        \[\leadsto \left(1 + \frac{-4}{a}\right) \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right) \]
      3. associate-*r*N/A

        \[\leadsto \left(\left(1 + \frac{-4}{a}\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\right) \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)} \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\left(1 + \frac{-4}{a}\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\right), \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right) \]
      5. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(1 + \frac{-4}{a}\right), \left(a \cdot a\right)\right), \left(\color{blue}{a} \cdot a\right)\right) \]
      6. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{-4}{a}\right)\right), \left(a \cdot a\right)\right), \left(a \cdot a\right)\right) \]
      7. /-lowering-/.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(-4, a\right)\right), \left(a \cdot a\right)\right), \left(a \cdot a\right)\right) \]
      8. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(-4, a\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right), \left(a \cdot a\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f6495.5%

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(-4, a\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right) \]
    9. Applied egg-rr95.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(1 + \frac{-4}{a}\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\right) \cdot \left(a \cdot a\right)} \]
  3. Recombined 3 regimes into one program.
  4. Final simplification95.5%

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;a \leq -5.2 \cdot 10^{+60}:\\ \;\;\;\;a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;a \leq 820000000:\\ \;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(a \cdot a\right) \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 + \frac{-4}{a}\right)\right)\\ \end{array} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 7: 93.2% accurate, 5.6× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{if}\;a \leq -1.9 \cdot 10^{+61}:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \mathbf{elif}\;a \leq 125000000:\\ \;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;t\_0 \cdot \left(1 + \frac{-4}{a}\right)\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (a b)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* a (* a (* a a)))))
   (if (<= a -1.9e+61)
     t_0
     (if (<= a 125000000.0)
       (+ -1.0 (* (* b b) (+ (* b b) 12.0)))
       (* t_0 (+ 1.0 (/ -4.0 a)))))))
double code(double a, double b) {
	double t_0 = a * (a * (a * a));
	double tmp;
	if (a <= -1.9e+61) {
		tmp = t_0;
	} else if (a <= 125000000.0) {
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
	} else {
		tmp = t_0 * (1.0 + (-4.0 / a));
	}
	return tmp;
}
real(8) function code(a, b)
    real(8), intent (in) :: a
    real(8), intent (in) :: b
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = a * (a * (a * a))
    if (a <= (-1.9d+61)) then
        tmp = t_0
    else if (a <= 125000000.0d0) then
        tmp = (-1.0d0) + ((b * b) * ((b * b) + 12.0d0))
    else
        tmp = t_0 * (1.0d0 + ((-4.0d0) / a))
    end if
    code = tmp
end function
public static double code(double a, double b) {
	double t_0 = a * (a * (a * a));
	double tmp;
	if (a <= -1.9e+61) {
		tmp = t_0;
	} else if (a <= 125000000.0) {
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
	} else {
		tmp = t_0 * (1.0 + (-4.0 / a));
	}
	return tmp;
}
def code(a, b):
	t_0 = a * (a * (a * a))
	tmp = 0
	if a <= -1.9e+61:
		tmp = t_0
	elif a <= 125000000.0:
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0))
	else:
		tmp = t_0 * (1.0 + (-4.0 / a))
	return tmp
function code(a, b)
	t_0 = Float64(a * Float64(a * Float64(a * a)))
	tmp = 0.0
	if (a <= -1.9e+61)
		tmp = t_0;
	elseif (a <= 125000000.0)
		tmp = Float64(-1.0 + Float64(Float64(b * b) * Float64(Float64(b * b) + 12.0)));
	else
		tmp = Float64(t_0 * Float64(1.0 + Float64(-4.0 / a)));
	end
	return tmp
end
function tmp_2 = code(a, b)
	t_0 = a * (a * (a * a));
	tmp = 0.0;
	if (a <= -1.9e+61)
		tmp = t_0;
	elseif (a <= 125000000.0)
		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
	else
		tmp = t_0 * (1.0 + (-4.0 / a));
	end
	tmp_2 = tmp;
end
code[a_, b_] := Block[{t$95$0 = N[(a * N[(a * N[(a * a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[a, -1.9e+61], t$95$0, If[LessEqual[a, 125000000.0], N[(-1.0 + N[(N[(b * b), $MachinePrecision] * N[(N[(b * b), $MachinePrecision] + 12.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(t$95$0 * N[(1.0 + N[(-4.0 / a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
t_0 := a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\
\mathbf{if}\;a \leq -1.9 \cdot 10^{+61}:\\
\;\;\;\;t\_0\\

\mathbf{elif}\;a \leq 125000000:\\
\;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;t\_0 \cdot \left(1 + \frac{-4}{a}\right)\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 3 regimes
  2. if a < -1.89999999999999998e61

    1. Initial program 59.3%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified59.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in a around inf

      \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4}} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {a}^{\left(3 + \color{blue}{1}\right)} \]
      2. pow-plusN/A

        \[\leadsto {a}^{3} \cdot \color{blue}{a} \]
      3. *-commutativeN/A

        \[\leadsto a \cdot \color{blue}{{a}^{3}} \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{3}\right)}\right) \]
      5. cube-multN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right)\right) \]
      6. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{\color{blue}{2}}\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right)\right) \]
      8. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64100.0%

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
    7. Simplified100.0%

      \[\leadsto \color{blue}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)} \]

    if -1.89999999999999998e61 < a < 1.25e8

    1. Initial program 96.0%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified96.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in a around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) - 1} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) + -1 \]
      3. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right), \color{blue}{-1}\right) \]
      4. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right), -1\right) \]
      5. pow-sqrN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{2} \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
      6. distribute-rgt-outN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot \left(12 + {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
      7. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      8. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left({b}^{2}\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      9. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(b \cdot b\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
      11. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left(12 + {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \left({b}^{2}\right)\right)\right), -1\right) \]
      13. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \left(b \cdot b\right)\right)\right), -1\right) \]
      14. *-lowering-*.f6493.4%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), -1\right) \]
    7. Simplified93.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(12 + b \cdot b\right) + -1} \]

    if 1.25e8 < a

    1. Initial program 24.9%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified24.9%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in a around inf

      \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4} \cdot \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{4}\right), \color{blue}{\left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)}\right) \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{\left(3 + 1\right)}\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      3. pow-plusN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{3} \cdot a\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      4. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot {a}^{3}\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      5. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{3}\right)\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      6. cube-multN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      7. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{2}\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      8. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{2}\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      9. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(1 + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right)}\right)\right) \]
      13. associate-*r/N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\mathsf{neg}\left(\frac{4 \cdot 1}{a}\right)\right)\right)\right) \]
      14. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\mathsf{neg}\left(\frac{4}{a}\right)\right)\right)\right) \]
      15. distribute-neg-fracN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{\mathsf{neg}\left(4\right)}{\color{blue}{a}}\right)\right)\right) \]
      16. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{-4}{a}\right)\right)\right) \]
      17. /-lowering-/.f6495.5%

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(-4, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
    7. Simplified95.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right) \cdot \left(1 + \frac{-4}{a}\right)} \]
  3. Recombined 3 regimes into one program.
  4. Final simplification95.4%

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;a \leq -1.9 \cdot 10^{+61}:\\ \;\;\;\;a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;a \leq 125000000:\\ \;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right) \cdot \left(1 + \frac{-4}{a}\right)\\ \end{array} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 8: 69.0% accurate, 5.8× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;a \leq -0.032:\\ \;\;\;\;a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;a \leq -2.4 \cdot 10^{-122}:\\ \;\;\;\;-1\\ \mathbf{elif}\;a \leq 205000000:\\ \;\;\;\;b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (a b)
 :precision binary64
 (if (<= a -0.032)
   (* a (* a (* a a)))
   (if (<= a -2.4e-122)
     -1.0
     (if (<= a 205000000.0) (* b (* b (* b b))) (* (* a a) (* a a))))))
double code(double a, double b) {
	double tmp;
	if (a <= -0.032) {
		tmp = a * (a * (a * a));
	} else if (a <= -2.4e-122) {
		tmp = -1.0;
	} else if (a <= 205000000.0) {
		tmp = b * (b * (b * b));
	} else {
		tmp = (a * a) * (a * a);
	}
	return tmp;
}
real(8) function code(a, b)
    real(8), intent (in) :: a
    real(8), intent (in) :: b
    real(8) :: tmp
    if (a <= (-0.032d0)) then
        tmp = a * (a * (a * a))
    else if (a <= (-2.4d-122)) then
        tmp = -1.0d0
    else if (a <= 205000000.0d0) then
        tmp = b * (b * (b * b))
    else
        tmp = (a * a) * (a * a)
    end if
    code = tmp
end function
public static double code(double a, double b) {
	double tmp;
	if (a <= -0.032) {
		tmp = a * (a * (a * a));
	} else if (a <= -2.4e-122) {
		tmp = -1.0;
	} else if (a <= 205000000.0) {
		tmp = b * (b * (b * b));
	} else {
		tmp = (a * a) * (a * a);
	}
	return tmp;
}
def code(a, b):
	tmp = 0
	if a <= -0.032:
		tmp = a * (a * (a * a))
	elif a <= -2.4e-122:
		tmp = -1.0
	elif a <= 205000000.0:
		tmp = b * (b * (b * b))
	else:
		tmp = (a * a) * (a * a)
	return tmp
function code(a, b)
	tmp = 0.0
	if (a <= -0.032)
		tmp = Float64(a * Float64(a * Float64(a * a)));
	elseif (a <= -2.4e-122)
		tmp = -1.0;
	elseif (a <= 205000000.0)
		tmp = Float64(b * Float64(b * Float64(b * b)));
	else
		tmp = Float64(Float64(a * a) * Float64(a * a));
	end
	return tmp
end
function tmp_2 = code(a, b)
	tmp = 0.0;
	if (a <= -0.032)
		tmp = a * (a * (a * a));
	elseif (a <= -2.4e-122)
		tmp = -1.0;
	elseif (a <= 205000000.0)
		tmp = b * (b * (b * b));
	else
		tmp = (a * a) * (a * a);
	end
	tmp_2 = tmp;
end
code[a_, b_] := If[LessEqual[a, -0.032], N[(a * N[(a * N[(a * a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[a, -2.4e-122], -1.0, If[LessEqual[a, 205000000.0], N[(b * N[(b * N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * N[(a * a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;a \leq -0.032:\\
\;\;\;\;a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\

\mathbf{elif}\;a \leq -2.4 \cdot 10^{-122}:\\
\;\;\;\;-1\\

\mathbf{elif}\;a \leq 205000000:\\
\;\;\;\;b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 4 regimes
  2. if a < -0.032000000000000001

    1. Initial program 60.7%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified60.7%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in a around inf

      \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4}} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {a}^{\left(3 + \color{blue}{1}\right)} \]
      2. pow-plusN/A

        \[\leadsto {a}^{3} \cdot \color{blue}{a} \]
      3. *-commutativeN/A

        \[\leadsto a \cdot \color{blue}{{a}^{3}} \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{3}\right)}\right) \]
      5. cube-multN/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right)\right) \]
      6. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{\color{blue}{2}}\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right)\right) \]
      8. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f6487.6%

        \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
    7. Simplified87.6%

      \[\leadsto \color{blue}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)} \]

    if -0.032000000000000001 < a < -2.39999999999999987e-122

    1. Initial program 99.9%

      \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
    2. Step-by-step derivation
      1. associate--l+N/A

        \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
      2. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      4. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      5. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      6. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      7. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      8. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
      10. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
      11. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      12. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
    3. Simplified99.9%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
    4. Add Preprocessing
    5. Taylor expanded in b around 0

      \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
    6. Step-by-step derivation
      1. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      2. associate-*r*N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      3. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      4. mul-1-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      5. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      6. mul-1-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      7. sub-negN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      8. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      9. --lowering--.f6496.1%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
    7. Simplified96.1%

      \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
    8. Taylor expanded in a around 0

      \[\leadsto \color{blue}{{b}^{4} - 1} \]
    9. Step-by-step derivation
      1. sub-negN/A

        \[\leadsto {b}^{4} + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {b}^{4} + -1 \]
      3. +-lowering-+.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{4}\right), \color{blue}{-1}\right) \]
      4. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right), -1\right) \]
      5. pow-sqrN/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
      6. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(b \cdot b\right) \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
      7. associate-*l*N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(b \cdot \left(b \cdot {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
      8. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
      9. *-lowering-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left({b}^{2}\right)\right)\right), -1\right) \]
      10. unpow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot b\right)\right)\right), -1\right) \]
      11. *-lowering-*.f6496.2%

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), -1\right) \]
    10. Simplified96.2%

      \[\leadsto \color{blue}{b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right) + -1} \]
    11. Taylor expanded in b around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1} \]
    12. Step-by-step derivation
      1. Simplified77.3%

        \[\leadsto \color{blue}{-1} \]

      if -2.39999999999999987e-122 < a < 2.05e8

      1. Initial program 99.8%

        \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
      2. Step-by-step derivation
        1. associate--l+N/A

          \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
        2. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
        3. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        4. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        5. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        6. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        7. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        8. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        9. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        10. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
        11. sub-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        12. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      3. Simplified99.8%

        \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
      4. Add Preprocessing
      5. Taylor expanded in b around 0

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
      6. Step-by-step derivation
        1. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        2. associate-*r*N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        3. sub-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        4. mul-1-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        5. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        6. mul-1-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        7. sub-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        8. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        9. --lowering--.f6498.2%

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      7. Simplified98.2%

        \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
      8. Taylor expanded in b around inf

        \[\leadsto \color{blue}{{b}^{4}} \]
      9. Step-by-step derivation
        1. metadata-evalN/A

          \[\leadsto {b}^{\left(2 \cdot \color{blue}{2}\right)} \]
        2. pow-sqrN/A

          \[\leadsto {b}^{2} \cdot \color{blue}{{b}^{2}} \]
        3. unpow2N/A

          \[\leadsto \left(b \cdot b\right) \cdot {\color{blue}{b}}^{2} \]
        4. associate-*l*N/A

          \[\leadsto b \cdot \color{blue}{\left(b \cdot {b}^{2}\right)} \]
        5. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{\left(b \cdot {b}^{2}\right)}\right) \]
        6. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{\left({b}^{2}\right)}\right)\right) \]
        7. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot \color{blue}{b}\right)\right)\right) \]
        8. *-lowering-*.f6460.1%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{b}\right)\right)\right) \]
      10. Simplified60.1%

        \[\leadsto \color{blue}{b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)} \]

      if 2.05e8 < a

      1. Initial program 24.9%

        \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
      2. Step-by-step derivation
        1. associate--l+N/A

          \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
        2. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
        3. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        4. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        5. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        6. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        7. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        8. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        9. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        10. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
        11. sub-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        12. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      3. Simplified24.9%

        \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
      4. Add Preprocessing
      5. Taylor expanded in a around inf

        \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4}} \]
      6. Step-by-step derivation
        1. metadata-evalN/A

          \[\leadsto {a}^{\left(3 + \color{blue}{1}\right)} \]
        2. pow-plusN/A

          \[\leadsto {a}^{3} \cdot \color{blue}{a} \]
        3. *-commutativeN/A

          \[\leadsto a \cdot \color{blue}{{a}^{3}} \]
        4. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{3}\right)}\right) \]
        5. cube-multN/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right)\right) \]
        6. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{\color{blue}{2}}\right)\right) \]
        7. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right)\right) \]
        8. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
        9. *-lowering-*.f6495.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
      7. Simplified95.0%

        \[\leadsto \color{blue}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)} \]
      8. Step-by-step derivation
        1. associate-*r*N/A

          \[\leadsto \left(a \cdot a\right) \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)} \]
        2. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right) \]
        3. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{a} \cdot a\right)\right) \]
        4. *-lowering-*.f6495.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right) \]
      9. Applied egg-rr95.0%

        \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right)} \]
    13. Recombined 4 regimes into one program.
    14. Add Preprocessing

    Alternative 9: 69.1% accurate, 5.8× speedup?

    \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{if}\;a \leq -0.032:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \mathbf{elif}\;a \leq -2.6 \cdot 10^{-120}:\\ \;\;\;\;-1\\ \mathbf{elif}\;a \leq 950000000:\\ \;\;\;\;b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \end{array} \end{array} \]
    (FPCore (a b)
     :precision binary64
     (let* ((t_0 (* a (* a (* a a)))))
       (if (<= a -0.032)
         t_0
         (if (<= a -2.6e-120)
           -1.0
           (if (<= a 950000000.0) (* b (* b (* b b))) t_0)))))
    double code(double a, double b) {
    	double t_0 = a * (a * (a * a));
    	double tmp;
    	if (a <= -0.032) {
    		tmp = t_0;
    	} else if (a <= -2.6e-120) {
    		tmp = -1.0;
    	} else if (a <= 950000000.0) {
    		tmp = b * (b * (b * b));
    	} else {
    		tmp = t_0;
    	}
    	return tmp;
    }
    
    real(8) function code(a, b)
        real(8), intent (in) :: a
        real(8), intent (in) :: b
        real(8) :: t_0
        real(8) :: tmp
        t_0 = a * (a * (a * a))
        if (a <= (-0.032d0)) then
            tmp = t_0
        else if (a <= (-2.6d-120)) then
            tmp = -1.0d0
        else if (a <= 950000000.0d0) then
            tmp = b * (b * (b * b))
        else
            tmp = t_0
        end if
        code = tmp
    end function
    
    public static double code(double a, double b) {
    	double t_0 = a * (a * (a * a));
    	double tmp;
    	if (a <= -0.032) {
    		tmp = t_0;
    	} else if (a <= -2.6e-120) {
    		tmp = -1.0;
    	} else if (a <= 950000000.0) {
    		tmp = b * (b * (b * b));
    	} else {
    		tmp = t_0;
    	}
    	return tmp;
    }
    
    def code(a, b):
    	t_0 = a * (a * (a * a))
    	tmp = 0
    	if a <= -0.032:
    		tmp = t_0
    	elif a <= -2.6e-120:
    		tmp = -1.0
    	elif a <= 950000000.0:
    		tmp = b * (b * (b * b))
    	else:
    		tmp = t_0
    	return tmp
    
    function code(a, b)
    	t_0 = Float64(a * Float64(a * Float64(a * a)))
    	tmp = 0.0
    	if (a <= -0.032)
    		tmp = t_0;
    	elseif (a <= -2.6e-120)
    		tmp = -1.0;
    	elseif (a <= 950000000.0)
    		tmp = Float64(b * Float64(b * Float64(b * b)));
    	else
    		tmp = t_0;
    	end
    	return tmp
    end
    
    function tmp_2 = code(a, b)
    	t_0 = a * (a * (a * a));
    	tmp = 0.0;
    	if (a <= -0.032)
    		tmp = t_0;
    	elseif (a <= -2.6e-120)
    		tmp = -1.0;
    	elseif (a <= 950000000.0)
    		tmp = b * (b * (b * b));
    	else
    		tmp = t_0;
    	end
    	tmp_2 = tmp;
    end
    
    code[a_, b_] := Block[{t$95$0 = N[(a * N[(a * N[(a * a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[a, -0.032], t$95$0, If[LessEqual[a, -2.6e-120], -1.0, If[LessEqual[a, 950000000.0], N[(b * N[(b * N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], t$95$0]]]]
    
    \begin{array}{l}
    
    \\
    \begin{array}{l}
    t_0 := a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\
    \mathbf{if}\;a \leq -0.032:\\
    \;\;\;\;t\_0\\
    
    \mathbf{elif}\;a \leq -2.6 \cdot 10^{-120}:\\
    \;\;\;\;-1\\
    
    \mathbf{elif}\;a \leq 950000000:\\
    \;\;\;\;b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\
    
    \mathbf{else}:\\
    \;\;\;\;t\_0\\
    
    
    \end{array}
    \end{array}
    
    Derivation
    1. Split input into 3 regimes
    2. if a < -0.032000000000000001 or 9.5e8 < a

      1. Initial program 44.1%

        \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
      2. Step-by-step derivation
        1. associate--l+N/A

          \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
        2. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
        3. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        4. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        5. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        6. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        7. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        8. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        9. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        10. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
        11. sub-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        12. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      3. Simplified44.1%

        \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
      4. Add Preprocessing
      5. Taylor expanded in a around inf

        \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4}} \]
      6. Step-by-step derivation
        1. metadata-evalN/A

          \[\leadsto {a}^{\left(3 + \color{blue}{1}\right)} \]
        2. pow-plusN/A

          \[\leadsto {a}^{3} \cdot \color{blue}{a} \]
        3. *-commutativeN/A

          \[\leadsto a \cdot \color{blue}{{a}^{3}} \]
        4. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{3}\right)}\right) \]
        5. cube-multN/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right)\right) \]
        6. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{\color{blue}{2}}\right)\right) \]
        7. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right)\right) \]
        8. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
        9. *-lowering-*.f6491.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
      7. Simplified91.0%

        \[\leadsto \color{blue}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)} \]

      if -0.032000000000000001 < a < -2.6000000000000001e-120

      1. Initial program 99.9%

        \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
      2. Step-by-step derivation
        1. associate--l+N/A

          \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
        2. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
        3. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        4. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        5. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        6. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        7. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        8. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
        9. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
        10. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
        11. sub-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        12. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
      3. Simplified99.9%

        \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
      4. Add Preprocessing
      5. Taylor expanded in b around 0

        \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
      6. Step-by-step derivation
        1. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        2. associate-*r*N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        3. sub-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        4. mul-1-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        5. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        6. mul-1-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        7. sub-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        8. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        9. --lowering--.f6496.1%

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
      7. Simplified96.1%

        \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
      8. Taylor expanded in a around 0

        \[\leadsto \color{blue}{{b}^{4} - 1} \]
      9. Step-by-step derivation
        1. sub-negN/A

          \[\leadsto {b}^{4} + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
        2. metadata-evalN/A

          \[\leadsto {b}^{4} + -1 \]
        3. +-lowering-+.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{4}\right), \color{blue}{-1}\right) \]
        4. metadata-evalN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right), -1\right) \]
        5. pow-sqrN/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
        6. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(b \cdot b\right) \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
        7. associate-*l*N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(b \cdot \left(b \cdot {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
        8. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
        9. *-lowering-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left({b}^{2}\right)\right)\right), -1\right) \]
        10. unpow2N/A

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot b\right)\right)\right), -1\right) \]
        11. *-lowering-*.f6496.2%

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), -1\right) \]
      10. Simplified96.2%

        \[\leadsto \color{blue}{b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right) + -1} \]
      11. Taylor expanded in b around 0

        \[\leadsto \color{blue}{-1} \]
      12. Step-by-step derivation
        1. Simplified77.3%

          \[\leadsto \color{blue}{-1} \]

        if -2.6000000000000001e-120 < a < 9.5e8

        1. Initial program 99.8%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified99.8%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in b around 0

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
        6. Step-by-step derivation
          1. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          2. associate-*r*N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          3. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          4. mul-1-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          5. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          6. mul-1-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          7. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          8. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          9. --lowering--.f6498.2%

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        7. Simplified98.2%

          \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
        8. Taylor expanded in b around inf

          \[\leadsto \color{blue}{{b}^{4}} \]
        9. Step-by-step derivation
          1. metadata-evalN/A

            \[\leadsto {b}^{\left(2 \cdot \color{blue}{2}\right)} \]
          2. pow-sqrN/A

            \[\leadsto {b}^{2} \cdot \color{blue}{{b}^{2}} \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \left(b \cdot b\right) \cdot {\color{blue}{b}}^{2} \]
          4. associate-*l*N/A

            \[\leadsto b \cdot \color{blue}{\left(b \cdot {b}^{2}\right)} \]
          5. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{\left(b \cdot {b}^{2}\right)}\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{\left({b}^{2}\right)}\right)\right) \]
          7. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot \color{blue}{b}\right)\right)\right) \]
          8. *-lowering-*.f6460.1%

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{b}\right)\right)\right) \]
        10. Simplified60.1%

          \[\leadsto \color{blue}{b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)} \]
      13. Recombined 3 regimes into one program.
      14. Add Preprocessing

      Alternative 10: 93.7% accurate, 5.8× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \cdot b \leq 4 \cdot 10^{-20}:\\ \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b + \left(12 + a \cdot 4\right)\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]
      (FPCore (a b)
       :precision binary64
       (if (<= (* b b) 4e-20)
         (+ -1.0 (* (* a a) (+ 4.0 (* a (+ a -4.0)))))
         (+ -1.0 (* b (* b (+ (* b b) (+ 12.0 (* a 4.0))))))))
      double code(double a, double b) {
      	double tmp;
      	if ((b * b) <= 4e-20) {
      		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
      	} else {
      		tmp = -1.0 + (b * (b * ((b * b) + (12.0 + (a * 4.0)))));
      	}
      	return tmp;
      }
      
      real(8) function code(a, b)
          real(8), intent (in) :: a
          real(8), intent (in) :: b
          real(8) :: tmp
          if ((b * b) <= 4d-20) then
              tmp = (-1.0d0) + ((a * a) * (4.0d0 + (a * (a + (-4.0d0)))))
          else
              tmp = (-1.0d0) + (b * (b * ((b * b) + (12.0d0 + (a * 4.0d0)))))
          end if
          code = tmp
      end function
      
      public static double code(double a, double b) {
      	double tmp;
      	if ((b * b) <= 4e-20) {
      		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
      	} else {
      		tmp = -1.0 + (b * (b * ((b * b) + (12.0 + (a * 4.0)))));
      	}
      	return tmp;
      }
      
      def code(a, b):
      	tmp = 0
      	if (b * b) <= 4e-20:
      		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))))
      	else:
      		tmp = -1.0 + (b * (b * ((b * b) + (12.0 + (a * 4.0)))))
      	return tmp
      
      function code(a, b)
      	tmp = 0.0
      	if (Float64(b * b) <= 4e-20)
      		tmp = Float64(-1.0 + Float64(Float64(a * a) * Float64(4.0 + Float64(a * Float64(a + -4.0)))));
      	else
      		tmp = Float64(-1.0 + Float64(b * Float64(b * Float64(Float64(b * b) + Float64(12.0 + Float64(a * 4.0))))));
      	end
      	return tmp
      end
      
      function tmp_2 = code(a, b)
      	tmp = 0.0;
      	if ((b * b) <= 4e-20)
      		tmp = -1.0 + ((a * a) * (4.0 + (a * (a + -4.0))));
      	else
      		tmp = -1.0 + (b * (b * ((b * b) + (12.0 + (a * 4.0)))));
      	end
      	tmp_2 = tmp;
      end
      
      code[a_, b_] := If[LessEqual[N[(b * b), $MachinePrecision], 4e-20], N[(-1.0 + N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * N[(4.0 + N[(a * N[(a + -4.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(-1.0 + N[(b * N[(b * N[(N[(b * b), $MachinePrecision] + N[(12.0 + N[(a * 4.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \begin{array}{l}
      \mathbf{if}\;b \cdot b \leq 4 \cdot 10^{-20}:\\
      \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\
      
      \mathbf{else}:\\
      \;\;\;\;-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b + \left(12 + a \cdot 4\right)\right)\right)\\
      
      
      \end{array}
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Split input into 2 regimes
      2. if (*.f64 b b) < 3.99999999999999978e-20

        1. Initial program 82.7%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified82.7%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in b around 0

          \[\leadsto \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) - 1} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. sub-negN/A

            \[\leadsto \left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
          2. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) + -1 \]
          3. +-commutativeN/A

            \[\leadsto -1 + \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right)} \]
          4. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right)}\right) \]
          5. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{4} + \color{blue}{4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
          6. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{\left(2 \cdot 2\right)} + 4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
          7. pow-sqrN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + \color{blue}{4} \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
          8. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + 4 \cdot \left(\left(1 - a\right) \cdot \color{blue}{{a}^{2}}\right)\right)\right) \]
          9. associate-*r*N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + \left(4 \cdot \left(1 - a\right)\right) \cdot \color{blue}{{a}^{2}}\right)\right) \]
          10. distribute-rgt-outN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot \color{blue}{\left({a}^{2} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
          11. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left({a}^{2} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
          12. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{{a}^{2}} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
          13. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{{a}^{2}} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
          14. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right)\right) \]
          15. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\right) \]
          16. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\right) \]
          17. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left(1 - a\right)}\right)\right)\right)\right) \]
          18. --lowering--.f6499.9%

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{\_.f64}\left(1, \color{blue}{a}\right)\right)\right)\right)\right) \]
        7. Simplified99.9%

          \[\leadsto \color{blue}{-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)} \]
        8. Taylor expanded in a around 0

          \[\leadsto \color{blue}{{a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) - 1} \]
        9. Step-by-step derivation
          1. sub-negN/A

            \[\leadsto {a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
          2. metadata-evalN/A

            \[\leadsto {a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right) + -1 \]
          3. +-commutativeN/A

            \[\leadsto -1 + \color{blue}{{a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)} \]
          4. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)}\right) \]
          5. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 + a \cdot \left(a - 4\right)\right)}\right)\right) \]
          6. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{4} + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{4} + a \cdot \left(a - 4\right)\right)\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \color{blue}{\left(a \cdot \left(a - 4\right)\right)}\right)\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left(a - 4\right)}\right)\right)\right)\right) \]
          10. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4\right)\right)}\right)\right)\right)\right)\right) \]
          11. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a + -4\right)\right)\right)\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f6499.9%

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{+.f64}\left(a, \color{blue}{-4}\right)\right)\right)\right)\right) \]
        10. Simplified99.9%

          \[\leadsto \color{blue}{-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)} \]

        if 3.99999999999999978e-20 < (*.f64 b b)

        1. Initial program 58.0%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified58.0%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in a around 0

          \[\leadsto \color{blue}{\left(4 \cdot \left(a \cdot {b}^{2}\right) + \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right)\right) - 1} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. sub-negN/A

            \[\leadsto \left(4 \cdot \left(a \cdot {b}^{2}\right) + \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
          2. associate-+r+N/A

            \[\leadsto \left(\left(4 \cdot \left(a \cdot {b}^{2}\right) + 12 \cdot {b}^{2}\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\color{blue}{1}\right)\right) \]
          3. associate-*r*N/A

            \[\leadsto \left(\left(\left(4 \cdot a\right) \cdot {b}^{2} + 12 \cdot {b}^{2}\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
          4. distribute-rgt-outN/A

            \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot a + 12\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
          5. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot a + 4 \cdot 3\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
          6. distribute-lft-inN/A

            \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(a + 3\right)\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
          7. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right)\right) + {b}^{4}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
          8. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right)\right) + {b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
          9. pow-sqrN/A

            \[\leadsto \left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right)\right) + {b}^{2} \cdot {b}^{2}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right) \]
          10. distribute-lft-inN/A

            \[\leadsto {b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\color{blue}{1}\right)\right) \]
          11. metadata-evalN/A

            \[\leadsto {b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right) + -1 \]
          12. +-commutativeN/A

            \[\leadsto -1 + \color{blue}{{b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right)} \]
          13. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left({b}^{2} \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right)\right)}\right) \]
          14. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(\color{blue}{4 \cdot \left(3 + a\right)} + {b}^{2}\right)\right)\right) \]
          15. associate-*l*N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left(b \cdot \color{blue}{\left(b \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right)\right)}\right)\right) \]
          16. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{\left(b \cdot \left(4 \cdot \left(3 + a\right) + {b}^{2}\right)\right)}\right)\right) \]
        7. Simplified91.0%

          \[\leadsto \color{blue}{-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b + \left(12 + 4 \cdot a\right)\right)\right)} \]
      3. Recombined 2 regimes into one program.
      4. Final simplification95.2%

        \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \cdot b \leq 4 \cdot 10^{-20}:\\ \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(4 + a \cdot \left(a + -4\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b + \left(12 + a \cdot 4\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
      5. Add Preprocessing

      Alternative 11: 93.2% accurate, 6.1× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := a \cdot \left(a \cdot a\right)\\ \mathbf{if}\;a \leq -5.2 \cdot 10^{+60}:\\ \;\;\;\;a \cdot t\_0\\ \mathbf{elif}\;a \leq 1750000000:\\ \;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(a + -4\right) \cdot t\_0\\ \end{array} \end{array} \]
      (FPCore (a b)
       :precision binary64
       (let* ((t_0 (* a (* a a))))
         (if (<= a -5.2e+60)
           (* a t_0)
           (if (<= a 1750000000.0)
             (+ -1.0 (* (* b b) (+ (* b b) 12.0)))
             (* (+ a -4.0) t_0)))))
      double code(double a, double b) {
      	double t_0 = a * (a * a);
      	double tmp;
      	if (a <= -5.2e+60) {
      		tmp = a * t_0;
      	} else if (a <= 1750000000.0) {
      		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
      	} else {
      		tmp = (a + -4.0) * t_0;
      	}
      	return tmp;
      }
      
      real(8) function code(a, b)
          real(8), intent (in) :: a
          real(8), intent (in) :: b
          real(8) :: t_0
          real(8) :: tmp
          t_0 = a * (a * a)
          if (a <= (-5.2d+60)) then
              tmp = a * t_0
          else if (a <= 1750000000.0d0) then
              tmp = (-1.0d0) + ((b * b) * ((b * b) + 12.0d0))
          else
              tmp = (a + (-4.0d0)) * t_0
          end if
          code = tmp
      end function
      
      public static double code(double a, double b) {
      	double t_0 = a * (a * a);
      	double tmp;
      	if (a <= -5.2e+60) {
      		tmp = a * t_0;
      	} else if (a <= 1750000000.0) {
      		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
      	} else {
      		tmp = (a + -4.0) * t_0;
      	}
      	return tmp;
      }
      
      def code(a, b):
      	t_0 = a * (a * a)
      	tmp = 0
      	if a <= -5.2e+60:
      		tmp = a * t_0
      	elif a <= 1750000000.0:
      		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0))
      	else:
      		tmp = (a + -4.0) * t_0
      	return tmp
      
      function code(a, b)
      	t_0 = Float64(a * Float64(a * a))
      	tmp = 0.0
      	if (a <= -5.2e+60)
      		tmp = Float64(a * t_0);
      	elseif (a <= 1750000000.0)
      		tmp = Float64(-1.0 + Float64(Float64(b * b) * Float64(Float64(b * b) + 12.0)));
      	else
      		tmp = Float64(Float64(a + -4.0) * t_0);
      	end
      	return tmp
      end
      
      function tmp_2 = code(a, b)
      	t_0 = a * (a * a);
      	tmp = 0.0;
      	if (a <= -5.2e+60)
      		tmp = a * t_0;
      	elseif (a <= 1750000000.0)
      		tmp = -1.0 + ((b * b) * ((b * b) + 12.0));
      	else
      		tmp = (a + -4.0) * t_0;
      	end
      	tmp_2 = tmp;
      end
      
      code[a_, b_] := Block[{t$95$0 = N[(a * N[(a * a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[a, -5.2e+60], N[(a * t$95$0), $MachinePrecision], If[LessEqual[a, 1750000000.0], N[(-1.0 + N[(N[(b * b), $MachinePrecision] * N[(N[(b * b), $MachinePrecision] + 12.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(a + -4.0), $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]]]]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \begin{array}{l}
      t_0 := a \cdot \left(a \cdot a\right)\\
      \mathbf{if}\;a \leq -5.2 \cdot 10^{+60}:\\
      \;\;\;\;a \cdot t\_0\\
      
      \mathbf{elif}\;a \leq 1750000000:\\
      \;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\
      
      \mathbf{else}:\\
      \;\;\;\;\left(a + -4\right) \cdot t\_0\\
      
      
      \end{array}
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Split input into 3 regimes
      2. if a < -5.20000000000000016e60

        1. Initial program 59.3%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified59.3%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in a around inf

          \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4}} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. metadata-evalN/A

            \[\leadsto {a}^{\left(3 + \color{blue}{1}\right)} \]
          2. pow-plusN/A

            \[\leadsto {a}^{3} \cdot \color{blue}{a} \]
          3. *-commutativeN/A

            \[\leadsto a \cdot \color{blue}{{a}^{3}} \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{3}\right)}\right) \]
          5. cube-multN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right)\right) \]
          6. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{\color{blue}{2}}\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right)\right) \]
          8. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64100.0%

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
        7. Simplified100.0%

          \[\leadsto \color{blue}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)} \]

        if -5.20000000000000016e60 < a < 1.75e9

        1. Initial program 96.0%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified96.0%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in a around 0

          \[\leadsto \color{blue}{\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) - 1} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. sub-negN/A

            \[\leadsto \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
          2. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right) + -1 \]
          3. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{4}\right), \color{blue}{-1}\right) \]
          4. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right), -1\right) \]
          5. pow-sqrN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(12 \cdot {b}^{2} + {b}^{2} \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
          6. distribute-rgt-outN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot \left(12 + {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
          7. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
          8. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left({b}^{2}\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
          9. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(b \cdot b\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left({b}^{2} + 12\right)\right), -1\right) \]
          11. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left(12 + {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \left({b}^{2}\right)\right)\right), -1\right) \]
          13. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \left(b \cdot b\right)\right)\right), -1\right) \]
          14. *-lowering-*.f6493.4%

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{+.f64}\left(12, \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), -1\right) \]
        7. Simplified93.4%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(12 + b \cdot b\right) + -1} \]

        if 1.75e9 < a

        1. Initial program 24.9%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified24.9%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in a around inf

          \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4} \cdot \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{4}\right), \color{blue}{\left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)}\right) \]
          2. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{\left(3 + 1\right)}\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          3. pow-plusN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{3} \cdot a\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          4. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot {a}^{3}\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          5. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{3}\right)\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          6. cube-multN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          7. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{2}\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          8. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{2}\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          9. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(1 + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right)}\right)\right) \]
          13. associate-*r/N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\mathsf{neg}\left(\frac{4 \cdot 1}{a}\right)\right)\right)\right) \]
          14. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\mathsf{neg}\left(\frac{4}{a}\right)\right)\right)\right) \]
          15. distribute-neg-fracN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{\mathsf{neg}\left(4\right)}{\color{blue}{a}}\right)\right)\right) \]
          16. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{-4}{a}\right)\right)\right) \]
          17. /-lowering-/.f6495.5%

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(-4, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
        7. Simplified95.5%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right) \cdot \left(1 + \frac{-4}{a}\right)} \]
        8. Taylor expanded in a around 0

          \[\leadsto \color{blue}{{a}^{3} \cdot \left(a - 4\right)} \]
        9. Step-by-step derivation
          1. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \left(a - 4\right) \cdot \color{blue}{{a}^{3}} \]
          2. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a - 4\right), \color{blue}{\left({a}^{3}\right)}\right) \]
          3. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a + \left(\mathsf{neg}\left(4\right)\right)\right), \left({\color{blue}{a}}^{3}\right)\right) \]
          4. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a + -4\right), \left({a}^{3}\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \left({\color{blue}{a}}^{3}\right)\right) \]
          6. cube-multN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \left(a \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right)\right) \]
          7. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \left(a \cdot {a}^{\color{blue}{2}}\right)\right) \]
          8. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right)\right) \]
          9. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f6495.5%

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
        10. Simplified95.5%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a + -4\right) \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)} \]
      3. Recombined 3 regimes into one program.
      4. Final simplification95.4%

        \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;a \leq -5.2 \cdot 10^{+60}:\\ \;\;\;\;a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;a \leq 1750000000:\\ \;\;\;\;-1 + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b + 12\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(a + -4\right) \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \end{array} \]
      5. Add Preprocessing

      Alternative 12: 92.7% accurate, 6.7× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := a \cdot \left(a \cdot a\right)\\ \mathbf{if}\;a \leq -1 \cdot 10^{+61}:\\ \;\;\;\;a \cdot t\_0\\ \mathbf{elif}\;a \leq 195000000:\\ \;\;\;\;-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(a + -4\right) \cdot t\_0\\ \end{array} \end{array} \]
      (FPCore (a b)
       :precision binary64
       (let* ((t_0 (* a (* a a))))
         (if (<= a -1e+61)
           (* a t_0)
           (if (<= a 195000000.0) (+ -1.0 (* b (* b (* b b)))) (* (+ a -4.0) t_0)))))
      double code(double a, double b) {
      	double t_0 = a * (a * a);
      	double tmp;
      	if (a <= -1e+61) {
      		tmp = a * t_0;
      	} else if (a <= 195000000.0) {
      		tmp = -1.0 + (b * (b * (b * b)));
      	} else {
      		tmp = (a + -4.0) * t_0;
      	}
      	return tmp;
      }
      
      real(8) function code(a, b)
          real(8), intent (in) :: a
          real(8), intent (in) :: b
          real(8) :: t_0
          real(8) :: tmp
          t_0 = a * (a * a)
          if (a <= (-1d+61)) then
              tmp = a * t_0
          else if (a <= 195000000.0d0) then
              tmp = (-1.0d0) + (b * (b * (b * b)))
          else
              tmp = (a + (-4.0d0)) * t_0
          end if
          code = tmp
      end function
      
      public static double code(double a, double b) {
      	double t_0 = a * (a * a);
      	double tmp;
      	if (a <= -1e+61) {
      		tmp = a * t_0;
      	} else if (a <= 195000000.0) {
      		tmp = -1.0 + (b * (b * (b * b)));
      	} else {
      		tmp = (a + -4.0) * t_0;
      	}
      	return tmp;
      }
      
      def code(a, b):
      	t_0 = a * (a * a)
      	tmp = 0
      	if a <= -1e+61:
      		tmp = a * t_0
      	elif a <= 195000000.0:
      		tmp = -1.0 + (b * (b * (b * b)))
      	else:
      		tmp = (a + -4.0) * t_0
      	return tmp
      
      function code(a, b)
      	t_0 = Float64(a * Float64(a * a))
      	tmp = 0.0
      	if (a <= -1e+61)
      		tmp = Float64(a * t_0);
      	elseif (a <= 195000000.0)
      		tmp = Float64(-1.0 + Float64(b * Float64(b * Float64(b * b))));
      	else
      		tmp = Float64(Float64(a + -4.0) * t_0);
      	end
      	return tmp
      end
      
      function tmp_2 = code(a, b)
      	t_0 = a * (a * a);
      	tmp = 0.0;
      	if (a <= -1e+61)
      		tmp = a * t_0;
      	elseif (a <= 195000000.0)
      		tmp = -1.0 + (b * (b * (b * b)));
      	else
      		tmp = (a + -4.0) * t_0;
      	end
      	tmp_2 = tmp;
      end
      
      code[a_, b_] := Block[{t$95$0 = N[(a * N[(a * a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[a, -1e+61], N[(a * t$95$0), $MachinePrecision], If[LessEqual[a, 195000000.0], N[(-1.0 + N[(b * N[(b * N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(a + -4.0), $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]]]]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \begin{array}{l}
      t_0 := a \cdot \left(a \cdot a\right)\\
      \mathbf{if}\;a \leq -1 \cdot 10^{+61}:\\
      \;\;\;\;a \cdot t\_0\\
      
      \mathbf{elif}\;a \leq 195000000:\\
      \;\;\;\;-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\
      
      \mathbf{else}:\\
      \;\;\;\;\left(a + -4\right) \cdot t\_0\\
      
      
      \end{array}
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Split input into 3 regimes
      2. if a < -9.99999999999999949e60

        1. Initial program 59.3%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified59.3%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in a around inf

          \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4}} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. metadata-evalN/A

            \[\leadsto {a}^{\left(3 + \color{blue}{1}\right)} \]
          2. pow-plusN/A

            \[\leadsto {a}^{3} \cdot \color{blue}{a} \]
          3. *-commutativeN/A

            \[\leadsto a \cdot \color{blue}{{a}^{3}} \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{3}\right)}\right) \]
          5. cube-multN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right)\right) \]
          6. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{\color{blue}{2}}\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right)\right) \]
          8. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64100.0%

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
        7. Simplified100.0%

          \[\leadsto \color{blue}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)} \]

        if -9.99999999999999949e60 < a < 1.95e8

        1. Initial program 96.0%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified96.0%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in b around 0

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
        6. Step-by-step derivation
          1. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          2. associate-*r*N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          3. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          4. mul-1-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          5. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          6. mul-1-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          7. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          8. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          9. --lowering--.f6498.0%

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        7. Simplified98.0%

          \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
        8. Taylor expanded in a around 0

          \[\leadsto \color{blue}{{b}^{4} - 1} \]
        9. Step-by-step derivation
          1. sub-negN/A

            \[\leadsto {b}^{4} + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
          2. metadata-evalN/A

            \[\leadsto {b}^{4} + -1 \]
          3. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{4}\right), \color{blue}{-1}\right) \]
          4. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right), -1\right) \]
          5. pow-sqrN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
          6. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(b \cdot b\right) \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
          7. associate-*l*N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(b \cdot \left(b \cdot {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
          8. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left({b}^{2}\right)\right)\right), -1\right) \]
          10. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot b\right)\right)\right), -1\right) \]
          11. *-lowering-*.f6491.6%

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), -1\right) \]
        10. Simplified91.6%

          \[\leadsto \color{blue}{b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right) + -1} \]

        if 1.95e8 < a

        1. Initial program 24.9%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified24.9%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in a around inf

          \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4} \cdot \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{4}\right), \color{blue}{\left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)}\right) \]
          2. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{\left(3 + 1\right)}\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          3. pow-plusN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{3} \cdot a\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          4. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot {a}^{3}\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          5. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{3}\right)\right), \left(\color{blue}{1} - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          6. cube-multN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          7. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{2}\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          8. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{2}\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          9. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(1 - 4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(1 + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(4 \cdot \frac{1}{a}\right)\right)}\right)\right) \]
          13. associate-*r/N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\mathsf{neg}\left(\frac{4 \cdot 1}{a}\right)\right)\right)\right) \]
          14. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\mathsf{neg}\left(\frac{4}{a}\right)\right)\right)\right) \]
          15. distribute-neg-fracN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{\mathsf{neg}\left(4\right)}{\color{blue}{a}}\right)\right)\right) \]
          16. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{-4}{a}\right)\right)\right) \]
          17. /-lowering-/.f6495.5%

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(-4, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
        7. Simplified95.5%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right) \cdot \left(1 + \frac{-4}{a}\right)} \]
        8. Taylor expanded in a around 0

          \[\leadsto \color{blue}{{a}^{3} \cdot \left(a - 4\right)} \]
        9. Step-by-step derivation
          1. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \left(a - 4\right) \cdot \color{blue}{{a}^{3}} \]
          2. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a - 4\right), \color{blue}{\left({a}^{3}\right)}\right) \]
          3. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a + \left(\mathsf{neg}\left(4\right)\right)\right), \left({\color{blue}{a}}^{3}\right)\right) \]
          4. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(a + -4\right), \left({a}^{3}\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \left({\color{blue}{a}}^{3}\right)\right) \]
          6. cube-multN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \left(a \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right)\right) \]
          7. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \left(a \cdot {a}^{\color{blue}{2}}\right)\right) \]
          8. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right)\right) \]
          9. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f6495.5%

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(a, -4\right), \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
        10. Simplified95.5%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a + -4\right) \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)} \]
      3. Recombined 3 regimes into one program.
      4. Final simplification94.5%

        \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;a \leq -1 \cdot 10^{+61}:\\ \;\;\;\;a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;a \leq 195000000:\\ \;\;\;\;-1 + b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(a + -4\right) \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \end{array} \]
      5. Add Preprocessing

      Alternative 13: 69.5% accurate, 7.5× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{if}\;a \leq -0.032:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \mathbf{elif}\;a \leq 2.45:\\ \;\;\;\;-1\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \end{array} \end{array} \]
      (FPCore (a b)
       :precision binary64
       (let* ((t_0 (* a (* a (* a a)))))
         (if (<= a -0.032) t_0 (if (<= a 2.45) -1.0 t_0))))
      double code(double a, double b) {
      	double t_0 = a * (a * (a * a));
      	double tmp;
      	if (a <= -0.032) {
      		tmp = t_0;
      	} else if (a <= 2.45) {
      		tmp = -1.0;
      	} else {
      		tmp = t_0;
      	}
      	return tmp;
      }
      
      real(8) function code(a, b)
          real(8), intent (in) :: a
          real(8), intent (in) :: b
          real(8) :: t_0
          real(8) :: tmp
          t_0 = a * (a * (a * a))
          if (a <= (-0.032d0)) then
              tmp = t_0
          else if (a <= 2.45d0) then
              tmp = -1.0d0
          else
              tmp = t_0
          end if
          code = tmp
      end function
      
      public static double code(double a, double b) {
      	double t_0 = a * (a * (a * a));
      	double tmp;
      	if (a <= -0.032) {
      		tmp = t_0;
      	} else if (a <= 2.45) {
      		tmp = -1.0;
      	} else {
      		tmp = t_0;
      	}
      	return tmp;
      }
      
      def code(a, b):
      	t_0 = a * (a * (a * a))
      	tmp = 0
      	if a <= -0.032:
      		tmp = t_0
      	elif a <= 2.45:
      		tmp = -1.0
      	else:
      		tmp = t_0
      	return tmp
      
      function code(a, b)
      	t_0 = Float64(a * Float64(a * Float64(a * a)))
      	tmp = 0.0
      	if (a <= -0.032)
      		tmp = t_0;
      	elseif (a <= 2.45)
      		tmp = -1.0;
      	else
      		tmp = t_0;
      	end
      	return tmp
      end
      
      function tmp_2 = code(a, b)
      	t_0 = a * (a * (a * a));
      	tmp = 0.0;
      	if (a <= -0.032)
      		tmp = t_0;
      	elseif (a <= 2.45)
      		tmp = -1.0;
      	else
      		tmp = t_0;
      	end
      	tmp_2 = tmp;
      end
      
      code[a_, b_] := Block[{t$95$0 = N[(a * N[(a * N[(a * a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[a, -0.032], t$95$0, If[LessEqual[a, 2.45], -1.0, t$95$0]]]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \begin{array}{l}
      t_0 := a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\
      \mathbf{if}\;a \leq -0.032:\\
      \;\;\;\;t\_0\\
      
      \mathbf{elif}\;a \leq 2.45:\\
      \;\;\;\;-1\\
      
      \mathbf{else}:\\
      \;\;\;\;t\_0\\
      
      
      \end{array}
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Split input into 2 regimes
      2. if a < -0.032000000000000001 or 2.4500000000000002 < a

        1. Initial program 45.3%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified45.3%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in a around inf

          \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4}} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. metadata-evalN/A

            \[\leadsto {a}^{\left(3 + \color{blue}{1}\right)} \]
          2. pow-plusN/A

            \[\leadsto {a}^{3} \cdot \color{blue}{a} \]
          3. *-commutativeN/A

            \[\leadsto a \cdot \color{blue}{{a}^{3}} \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{3}\right)}\right) \]
          5. cube-multN/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{\left(a \cdot a\right)}\right)\right) \]
          6. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{\color{blue}{2}}\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{\left({a}^{2}\right)}\right)\right) \]
          8. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f6489.5%

            \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \color{blue}{a}\right)\right)\right) \]
        7. Simplified89.5%

          \[\leadsto \color{blue}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)} \]

        if -0.032000000000000001 < a < 2.4500000000000002

        1. Initial program 99.8%

          \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
        2. Step-by-step derivation
          1. associate--l+N/A

            \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
          2. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          4. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          5. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          6. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          7. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          8. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
          10. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
          11. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          12. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
        3. Simplified99.8%

          \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
        4. Add Preprocessing
        5. Taylor expanded in b around 0

          \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
        6. Step-by-step derivation
          1. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          2. associate-*r*N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          3. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          4. mul-1-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          5. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          6. mul-1-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          7. sub-negN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          8. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          9. --lowering--.f6497.7%

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
        7. Simplified97.7%

          \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
        8. Taylor expanded in a around 0

          \[\leadsto \color{blue}{{b}^{4} - 1} \]
        9. Step-by-step derivation
          1. sub-negN/A

            \[\leadsto {b}^{4} + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
          2. metadata-evalN/A

            \[\leadsto {b}^{4} + -1 \]
          3. +-lowering-+.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{4}\right), \color{blue}{-1}\right) \]
          4. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right), -1\right) \]
          5. pow-sqrN/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
          6. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(b \cdot b\right) \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
          7. associate-*l*N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(b \cdot \left(b \cdot {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
          8. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
          9. *-lowering-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left({b}^{2}\right)\right)\right), -1\right) \]
          10. unpow2N/A

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot b\right)\right)\right), -1\right) \]
          11. *-lowering-*.f6497.2%

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), -1\right) \]
        10. Simplified97.2%

          \[\leadsto \color{blue}{b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right) + -1} \]
        11. Taylor expanded in b around 0

          \[\leadsto \color{blue}{-1} \]
        12. Step-by-step derivation
          1. Simplified46.2%

            \[\leadsto \color{blue}{-1} \]
        13. Recombined 2 regimes into one program.
        14. Add Preprocessing

        Alternative 14: 93.5% accurate, 8.0× speedup?

        \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \cdot b \leq 270000000:\\ \;\;\;\;-1 + a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]
        (FPCore (a b)
         :precision binary64
         (if (<= (* b b) 270000000.0)
           (+ -1.0 (* a (* a (* a a))))
           (* b (* b (* b b)))))
        double code(double a, double b) {
        	double tmp;
        	if ((b * b) <= 270000000.0) {
        		tmp = -1.0 + (a * (a * (a * a)));
        	} else {
        		tmp = b * (b * (b * b));
        	}
        	return tmp;
        }
        
        real(8) function code(a, b)
            real(8), intent (in) :: a
            real(8), intent (in) :: b
            real(8) :: tmp
            if ((b * b) <= 270000000.0d0) then
                tmp = (-1.0d0) + (a * (a * (a * a)))
            else
                tmp = b * (b * (b * b))
            end if
            code = tmp
        end function
        
        public static double code(double a, double b) {
        	double tmp;
        	if ((b * b) <= 270000000.0) {
        		tmp = -1.0 + (a * (a * (a * a)));
        	} else {
        		tmp = b * (b * (b * b));
        	}
        	return tmp;
        }
        
        def code(a, b):
        	tmp = 0
        	if (b * b) <= 270000000.0:
        		tmp = -1.0 + (a * (a * (a * a)))
        	else:
        		tmp = b * (b * (b * b))
        	return tmp
        
        function code(a, b)
        	tmp = 0.0
        	if (Float64(b * b) <= 270000000.0)
        		tmp = Float64(-1.0 + Float64(a * Float64(a * Float64(a * a))));
        	else
        		tmp = Float64(b * Float64(b * Float64(b * b)));
        	end
        	return tmp
        end
        
        function tmp_2 = code(a, b)
        	tmp = 0.0;
        	if ((b * b) <= 270000000.0)
        		tmp = -1.0 + (a * (a * (a * a)));
        	else
        		tmp = b * (b * (b * b));
        	end
        	tmp_2 = tmp;
        end
        
        code[a_, b_] := If[LessEqual[N[(b * b), $MachinePrecision], 270000000.0], N[(-1.0 + N[(a * N[(a * N[(a * a), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(b * N[(b * N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
        
        \begin{array}{l}
        
        \\
        \begin{array}{l}
        \mathbf{if}\;b \cdot b \leq 270000000:\\
        \;\;\;\;-1 + a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\
        
        \mathbf{else}:\\
        \;\;\;\;b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\
        
        
        \end{array}
        \end{array}
        
        Derivation
        1. Split input into 2 regimes
        2. if (*.f64 b b) < 2.7e8

          1. Initial program 83.2%

            \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
          2. Step-by-step derivation
            1. associate--l+N/A

              \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
            2. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
            3. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            4. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            5. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            6. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            7. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            8. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            9. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            10. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
            11. sub-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
            12. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          3. Simplified83.2%

            \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
          4. Add Preprocessing
          5. Step-by-step derivation
            1. flip-+N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}{a \cdot a - b \cdot b}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{4}, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            2. clear-numN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{1}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}}\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{4}, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            3. /-lowering-/.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \left(\frac{a \cdot a - b \cdot b}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{4}, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            4. /-lowering-/.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\left(a \cdot a - b \cdot b\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            5. --lowering--.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            6. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            7. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            8. --lowering--.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            9. associate-*l*N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\left(a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            10. cube-multN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\left(a \cdot {a}^{3}\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            11. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{3}\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            12. cube-multN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            13. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            14. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \left(\left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            15. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\left(b \cdot b\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            16. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            17. *-lowering-*.f6458.6%

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{+.f64}\left(a, 3\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          6. Applied egg-rr58.6%

            \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}}} \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right) \]
          7. Taylor expanded in a around 0

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left(3 \cdot {b}^{2}\right)}\right), -1\right)\right) \]
          8. Step-by-step derivation
            1. *-commutativeN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left({b}^{2} \cdot 3\right)\right), -1\right)\right) \]
            2. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(b \cdot b\right) \cdot 3\right)\right), -1\right)\right) \]
            3. associate-*l*N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            4. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            5. *-lowering-*.f6462.5%

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(1, \mathsf{/.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, b\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, 3\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          9. Simplified62.5%

            \[\leadsto \frac{1}{\frac{a \cdot a - b \cdot b}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) - \left(b \cdot b\right) \cdot \left(b \cdot b\right)}} \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(b \cdot \left(b \cdot 3\right)\right)} + -1\right) \]
          10. Taylor expanded in b around 0

            \[\leadsto \color{blue}{{a}^{4} - 1} \]
          11. Step-by-step derivation
            1. sub-negN/A

              \[\leadsto {a}^{4} + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
            2. metadata-evalN/A

              \[\leadsto {a}^{4} + -1 \]
            3. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({a}^{4}\right), \color{blue}{-1}\right) \]
            4. metadata-evalN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({a}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right), -1\right) \]
            5. pow-sqrN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({a}^{2} \cdot {a}^{2}\right), -1\right) \]
            6. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a\right) \cdot {a}^{2}\right), -1\right) \]
            7. associate-*l*N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot \left(a \cdot {a}^{2}\right)\right), -1\right) \]
            8. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), -1\right) \]
            9. cube-multN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot {a}^{3}\right), -1\right) \]
            10. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{3}\right)\right), -1\right) \]
            11. cube-multN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\right), -1\right) \]
            12. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot {a}^{2}\right)\right), -1\right) \]
            13. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left({a}^{2}\right)\right)\right), -1\right) \]
            14. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot a\right)\right)\right), -1\right) \]
            15. *-lowering-*.f6496.1%

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, a\right)\right)\right), -1\right) \]
          12. Simplified96.1%

            \[\leadsto \color{blue}{a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right) + -1} \]

          if 2.7e8 < (*.f64 b b)

          1. Initial program 56.8%

            \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
          2. Step-by-step derivation
            1. associate--l+N/A

              \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
            2. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
            3. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            4. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            5. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            6. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            7. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            8. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            9. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            10. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
            11. sub-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
            12. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          3. Simplified56.8%

            \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
          4. Add Preprocessing
          5. Taylor expanded in b around 0

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
          6. Step-by-step derivation
            1. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            2. associate-*r*N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            3. sub-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            4. mul-1-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            5. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            6. mul-1-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            7. sub-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            8. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            9. --lowering--.f6478.5%

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          7. Simplified78.5%

            \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
          8. Taylor expanded in b around inf

            \[\leadsto \color{blue}{{b}^{4}} \]
          9. Step-by-step derivation
            1. metadata-evalN/A

              \[\leadsto {b}^{\left(2 \cdot \color{blue}{2}\right)} \]
            2. pow-sqrN/A

              \[\leadsto {b}^{2} \cdot \color{blue}{{b}^{2}} \]
            3. unpow2N/A

              \[\leadsto \left(b \cdot b\right) \cdot {\color{blue}{b}}^{2} \]
            4. associate-*l*N/A

              \[\leadsto b \cdot \color{blue}{\left(b \cdot {b}^{2}\right)} \]
            5. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{\left(b \cdot {b}^{2}\right)}\right) \]
            6. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{\left({b}^{2}\right)}\right)\right) \]
            7. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot \color{blue}{b}\right)\right)\right) \]
            8. *-lowering-*.f6488.4%

              \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{b}\right)\right)\right) \]
          10. Simplified88.4%

            \[\leadsto \color{blue}{b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)} \]
        3. Recombined 2 regimes into one program.
        4. Final simplification92.2%

          \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \cdot b \leq 270000000:\\ \;\;\;\;-1 + a \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot a\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\ \end{array} \]
        5. Add Preprocessing

        Alternative 15: 66.9% accurate, 10.7× speedup?

        \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;b \leq 16500:\\ \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot 4\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]
        (FPCore (a b)
         :precision binary64
         (if (<= b 16500.0) (+ -1.0 (* (* a a) 4.0)) (* b (* b (* b b)))))
        double code(double a, double b) {
        	double tmp;
        	if (b <= 16500.0) {
        		tmp = -1.0 + ((a * a) * 4.0);
        	} else {
        		tmp = b * (b * (b * b));
        	}
        	return tmp;
        }
        
        real(8) function code(a, b)
            real(8), intent (in) :: a
            real(8), intent (in) :: b
            real(8) :: tmp
            if (b <= 16500.0d0) then
                tmp = (-1.0d0) + ((a * a) * 4.0d0)
            else
                tmp = b * (b * (b * b))
            end if
            code = tmp
        end function
        
        public static double code(double a, double b) {
        	double tmp;
        	if (b <= 16500.0) {
        		tmp = -1.0 + ((a * a) * 4.0);
        	} else {
        		tmp = b * (b * (b * b));
        	}
        	return tmp;
        }
        
        def code(a, b):
        	tmp = 0
        	if b <= 16500.0:
        		tmp = -1.0 + ((a * a) * 4.0)
        	else:
        		tmp = b * (b * (b * b))
        	return tmp
        
        function code(a, b)
        	tmp = 0.0
        	if (b <= 16500.0)
        		tmp = Float64(-1.0 + Float64(Float64(a * a) * 4.0));
        	else
        		tmp = Float64(b * Float64(b * Float64(b * b)));
        	end
        	return tmp
        end
        
        function tmp_2 = code(a, b)
        	tmp = 0.0;
        	if (b <= 16500.0)
        		tmp = -1.0 + ((a * a) * 4.0);
        	else
        		tmp = b * (b * (b * b));
        	end
        	tmp_2 = tmp;
        end
        
        code[a_, b_] := If[LessEqual[b, 16500.0], N[(-1.0 + N[(N[(a * a), $MachinePrecision] * 4.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(b * N[(b * N[(b * b), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
        
        \begin{array}{l}
        
        \\
        \begin{array}{l}
        \mathbf{if}\;b \leq 16500:\\
        \;\;\;\;-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot 4\\
        
        \mathbf{else}:\\
        \;\;\;\;b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)\\
        
        
        \end{array}
        \end{array}
        
        Derivation
        1. Split input into 2 regimes
        2. if b < 16500

          1. Initial program 74.9%

            \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
          2. Step-by-step derivation
            1. associate--l+N/A

              \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
            2. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
            3. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            4. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            5. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            6. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            7. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            8. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            9. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            10. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
            11. sub-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
            12. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          3. Simplified74.9%

            \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
          4. Add Preprocessing
          5. Taylor expanded in b around 0

            \[\leadsto \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) - 1} \]
          6. Step-by-step derivation
            1. sub-negN/A

              \[\leadsto \left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
            2. metadata-evalN/A

              \[\leadsto \left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right) + -1 \]
            3. +-commutativeN/A

              \[\leadsto -1 + \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right)} \]
            4. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \color{blue}{\left(4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right) + {a}^{4}\right)}\right) \]
            5. +-commutativeN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{4} + \color{blue}{4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
            6. metadata-evalN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{\left(2 \cdot 2\right)} + 4 \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
            7. pow-sqrN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + \color{blue}{4} \cdot \left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
            8. *-commutativeN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + 4 \cdot \left(\left(1 - a\right) \cdot \color{blue}{{a}^{2}}\right)\right)\right) \]
            9. associate-*r*N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot {a}^{2} + \left(4 \cdot \left(1 - a\right)\right) \cdot \color{blue}{{a}^{2}}\right)\right) \]
            10. distribute-rgt-outN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \left({a}^{2} \cdot \color{blue}{\left({a}^{2} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
            11. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left({a}^{2} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right) \]
            12. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{{a}^{2}} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
            13. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{{a}^{2}} + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right) \]
            14. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\left({a}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right)\right)\right) \]
            15. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\right) \]
            16. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right)\right) \]
            17. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left(1 - a\right)}\right)\right)\right)\right) \]
            18. --lowering--.f6479.6%

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{\_.f64}\left(1, \color{blue}{a}\right)\right)\right)\right)\right) \]
          7. Simplified79.6%

            \[\leadsto \color{blue}{-1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \left(a \cdot a + 4 \cdot \left(1 - a\right)\right)} \]
          8. Taylor expanded in a around 0

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(-1, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \color{blue}{4}\right)\right) \]
          9. Step-by-step derivation
            1. Simplified58.2%

              \[\leadsto -1 + \left(a \cdot a\right) \cdot \color{blue}{4} \]

            if 16500 < b

            1. Initial program 55.7%

              \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
            2. Step-by-step derivation
              1. associate--l+N/A

                \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
              2. +-lowering-+.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
              3. unpow2N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
              4. *-lowering-*.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
              5. +-lowering-+.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
              6. *-lowering-*.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
              7. *-lowering-*.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
              8. +-lowering-+.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
              9. *-lowering-*.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
              10. *-lowering-*.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
              11. sub-negN/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
              12. +-lowering-+.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
            3. Simplified55.7%

              \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
            4. Add Preprocessing
            5. Taylor expanded in b around 0

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
            6. Step-by-step derivation
              1. unpow2N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
              2. associate-*r*N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
              3. sub-negN/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
              4. mul-1-negN/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
              5. *-lowering-*.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
              6. mul-1-negN/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
              7. sub-negN/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
              8. *-lowering-*.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
              9. --lowering--.f6477.2%

                \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            7. Simplified77.2%

              \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
            8. Taylor expanded in b around inf

              \[\leadsto \color{blue}{{b}^{4}} \]
            9. Step-by-step derivation
              1. metadata-evalN/A

                \[\leadsto {b}^{\left(2 \cdot \color{blue}{2}\right)} \]
              2. pow-sqrN/A

                \[\leadsto {b}^{2} \cdot \color{blue}{{b}^{2}} \]
              3. unpow2N/A

                \[\leadsto \left(b \cdot b\right) \cdot {\color{blue}{b}}^{2} \]
              4. associate-*l*N/A

                \[\leadsto b \cdot \color{blue}{\left(b \cdot {b}^{2}\right)} \]
              5. *-lowering-*.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{\left(b \cdot {b}^{2}\right)}\right) \]
              6. *-lowering-*.f64N/A

                \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{\left({b}^{2}\right)}\right)\right) \]
              7. unpow2N/A

                \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot \color{blue}{b}\right)\right)\right) \]
              8. *-lowering-*.f6485.2%

                \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \color{blue}{b}\right)\right)\right) \]
            10. Simplified85.2%

              \[\leadsto \color{blue}{b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right)} \]
          10. Recombined 2 regimes into one program.
          11. Add Preprocessing

          Alternative 16: 25.5% accurate, 128.0× speedup?

          \[\begin{array}{l} \\ -1 \end{array} \]
          (FPCore (a b) :precision binary64 -1.0)
          double code(double a, double b) {
          	return -1.0;
          }
          
          real(8) function code(a, b)
              real(8), intent (in) :: a
              real(8), intent (in) :: b
              code = -1.0d0
          end function
          
          public static double code(double a, double b) {
          	return -1.0;
          }
          
          def code(a, b):
          	return -1.0
          
          function code(a, b)
          	return -1.0
          end
          
          function tmp = code(a, b)
          	tmp = -1.0;
          end
          
          code[a_, b_] := -1.0
          
          \begin{array}{l}
          
          \\
          -1
          \end{array}
          
          Derivation
          1. Initial program 69.8%

            \[\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + 4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right) - 1 \]
          2. Step-by-step derivation
            1. associate--l+N/A

              \[\leadsto {\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2} + \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)} \]
            2. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({\left(a \cdot a + b \cdot b\right)}^{2}\right), \color{blue}{\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)}\right) \]
            3. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            4. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\left(a \cdot a + b \cdot b\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            5. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(\color{blue}{4} \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            6. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            7. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \left(a \cdot a + b \cdot b\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            8. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(a \cdot a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \color{blue}{\left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)} - 1\right)\right) \]
            9. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \left(b \cdot b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\color{blue}{\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)} + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) - 1\right)\right) \]
            10. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \color{blue}{\left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)}\right) - 1\right)\right) \]
            11. sub-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right) + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
            12. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(4 \cdot \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right) + \left(b \cdot b\right) \cdot \left(3 + a\right)\right)\right), \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)}\right)\right) \]
          3. Simplified69.8%

            \[\leadsto \color{blue}{\left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right) + b \cdot \left(b \cdot \left(a + 3\right)\right)\right) + -1\right)} \]
          4. Add Preprocessing
          5. Taylor expanded in b around 0

            \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \color{blue}{\left({a}^{2} \cdot \left(1 - a\right)\right)}\right), -1\right)\right) \]
          6. Step-by-step derivation
            1. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(\left(a \cdot a\right) \cdot \left(1 - a\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            2. associate-*r*N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            3. sub-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            4. mul-1-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            5. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + -1 \cdot a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            6. mul-1-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(a\right)\right)\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            7. sub-negN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            8. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \left(1 - a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
            9. --lowering--.f6480.2%

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(a, a\right), \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(4, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{*.f64}\left(a, \mathsf{\_.f64}\left(1, a\right)\right)\right)\right), -1\right)\right) \]
          7. Simplified80.2%

            \[\leadsto \left(a \cdot a + b \cdot b\right) \cdot \left(a \cdot a + b \cdot b\right) + \left(4 \cdot \color{blue}{\left(a \cdot \left(a \cdot \left(1 - a\right)\right)\right)} + -1\right) \]
          8. Taylor expanded in a around 0

            \[\leadsto \color{blue}{{b}^{4} - 1} \]
          9. Step-by-step derivation
            1. sub-negN/A

              \[\leadsto {b}^{4} + \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(1\right)\right)} \]
            2. metadata-evalN/A

              \[\leadsto {b}^{4} + -1 \]
            3. +-lowering-+.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{4}\right), \color{blue}{-1}\right) \]
            4. metadata-evalN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{\left(2 \cdot 2\right)}\right), -1\right) \]
            5. pow-sqrN/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left({b}^{2} \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
            6. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(b \cdot b\right) \cdot {b}^{2}\right), -1\right) \]
            7. associate-*l*N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\left(b \cdot \left(b \cdot {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
            8. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot {b}^{2}\right)\right), -1\right) \]
            9. *-lowering-*.f64N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left({b}^{2}\right)\right)\right), -1\right) \]
            10. unpow2N/A

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \left(b \cdot b\right)\right)\right), -1\right) \]
            11. *-lowering-*.f6465.7%

              \[\leadsto \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, \mathsf{*.f64}\left(b, b\right)\right)\right), -1\right) \]
          10. Simplified65.7%

            \[\leadsto \color{blue}{b \cdot \left(b \cdot \left(b \cdot b\right)\right) + -1} \]
          11. Taylor expanded in b around 0

            \[\leadsto \color{blue}{-1} \]
          12. Step-by-step derivation
            1. Simplified21.1%

              \[\leadsto \color{blue}{-1} \]
            2. Add Preprocessing

            Reproduce

            ?
            herbie shell --seed 2024150 
            (FPCore (a b)
              :name "Bouland and Aaronson, Equation (24)"
              :precision binary64
              (- (+ (pow (+ (* a a) (* b b)) 2.0) (* 4.0 (+ (* (* a a) (- 1.0 a)) (* (* b b) (+ 3.0 a))))) 1.0))