Spherical law of cosines

Percentage Accurate: 73.7% → 94.1%

Time: 24.7s

Alternatives: 29

Speedup: 1.0×

Specification

Math

\[\begin{array}{l} \\ \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (*
  (acos
   (+
    (* (sin phi1) (sin phi2))
    (* (* (cos phi1) (cos phi2)) (cos (- lambda1 lambda2)))))
  R))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	return acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + ((cos(phi1) * cos(phi2)) * cos((lambda1 - lambda2))))) * R;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    code = acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + ((cos(phi1) * cos(phi2)) * cos((lambda1 - lambda2))))) * r
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	return Math.acos(((Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2)) + ((Math.cos(phi1) * Math.cos(phi2)) * Math.cos((lambda1 - lambda2))))) * R;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	return math.acos(((math.sin(phi1) * math.sin(phi2)) + ((math.cos(phi1) * math.cos(phi2)) * math.cos((lambda1 - lambda2))))) * R

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	return Float64(acos(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + Float64(Float64(cos(phi1) * cos(phi2)) * cos(Float64(lambda1 - lambda2))))) * R)
end

MATLAB

function tmp = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + ((cos(phi1) * cos(phi2)) * cos((lambda1 - lambda2))))) * R;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := N[(N[ArcCos[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision] * R), $MachinePrecision]

Initial Program: 73.7% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (*
  (acos
   (+
    (* (sin phi1) (sin phi2))
    (* (* (cos phi1) (cos phi2)) (cos (- lambda1 lambda2)))))
  R))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	return acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + ((cos(phi1) * cos(phi2)) * cos((lambda1 - lambda2))))) * R;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    code = acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + ((cos(phi1) * cos(phi2)) * cos((lambda1 - lambda2))))) * r
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	return Math.acos(((Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2)) + ((Math.cos(phi1) * Math.cos(phi2)) * Math.cos((lambda1 - lambda2))))) * R;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	return math.acos(((math.sin(phi1) * math.sin(phi2)) + ((math.cos(phi1) * math.cos(phi2)) * math.cos((lambda1 - lambda2))))) * R

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	return Float64(acos(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + Float64(Float64(cos(phi1) * cos(phi2)) * cos(Float64(lambda1 - lambda2))))) * R)
end

MATLAB

function tmp = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + ((cos(phi1) * cos(phi2)) * cos((lambda1 - lambda2))))) * R;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := N[(N[ArcCos[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision] * R), $MachinePrecision]

Alternative 1: 94.1% accurate, 0.4× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\\ t_1 := \cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\\ \mathbf{if}\;t\_0 + t\_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \leq 1:\\ \;\;\;\;\cos^{-1} \left(t\_0 + t\_1 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right) \cdot R\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left|\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \mathsf{rem} \left(2 \cdot \pi\right)\right)\right|\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (sin phi1) (sin phi2))) (t_1 (* (cos phi1) (cos phi2))))
   (if (<= (+ t_0 (* t_1 (cos (- lambda1 lambda2)))) 1.0)
     (*
      (acos
       (+
        t_0
        (*
         t_1
         (+ (* (sin lambda1) (sin lambda2)) (* (cos lambda1) (cos lambda2))))))
      R)
     (* R (fabs (remainder (- lambda2 lambda1) (* 2.0 PI)))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = sin(phi1) * sin(phi2);
	double t_1 = cos(phi1) * cos(phi2);
	double tmp;
	if ((t_0 + (t_1 * cos((lambda1 - lambda2)))) <= 1.0) {
		tmp = acos((t_0 + (t_1 * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))))) * R;
	} else {
		tmp = R * fabs(remainder((lambda2 - lambda1), (2.0 * ((double) M_PI))));
	}
	return tmp;
}

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2);
	double t_1 = Math.cos(phi1) * Math.cos(phi2);
	double tmp;
	if ((t_0 + (t_1 * Math.cos((lambda1 - lambda2)))) <= 1.0) {
		tmp = Math.acos((t_0 + (t_1 * ((Math.sin(lambda1) * Math.sin(lambda2)) + (Math.cos(lambda1) * Math.cos(lambda2)))))) * R;
	} else {
		tmp = R * Math.abs(Math.IEEEremainder((lambda2 - lambda1), (2.0 * Math.PI)));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = math.sin(phi1) * math.sin(phi2)
	t_1 = math.cos(phi1) * math.cos(phi2)
	tmp = 0
	if (t_0 + (t_1 * math.cos((lambda1 - lambda2)))) <= 1.0:
		tmp = math.acos((t_0 + (t_1 * ((math.sin(lambda1) * math.sin(lambda2)) + (math.cos(lambda1) * math.cos(lambda2)))))) * R
	else:
		tmp = R * math.fabs(math.remainder((lambda2 - lambda1), (2.0 * math.pi)))
	return tmp

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, Block[{t$95$1 = N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[N[(t$95$0 + N[(t$95$1 * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], 1.0], N[(N[ArcCos[N[(t$95$0 + N[(t$95$1 * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision] * R), $MachinePrecision], N[(R * N[Abs[N[With[{TMP1 = N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision], TMP2 = N[(2.0 * Pi), $MachinePrecision]}, TMP1 - Round[TMP1 / TMP2] * TMP2], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (+.f64 (*.f64 (sin.f64 phi1) (sin.f64 phi2)) (*.f64 (*.f64 (cos.f64 phi1) (cos.f64 phi2)) (cos.f64 (-.f64 lambda1 lambda2)))) < 1

   1. Initial program 71.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 92.8%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 92.8%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   if 1 < (+.f64 (*.f64 (sin.f64 phi1) (sin.f64 phi2)) (*.f64 (*.f64 (cos.f64 phi1) (cos.f64 phi2)) (cos.f64 (-.f64 lambda1 lambda2))))

   1. Initial program 71.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 40.5%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 40.5%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 26.5%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 26.5%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]
   9. Step-by-step derivation

      1. acos-cos N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\left|\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \mathsf{rem} \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right|\right), R\right) \]

      2. fabs-lowering-fabs.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \mathsf{rem} \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. remainder-lowering-remainder.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. acos-cos-s N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\cos^{-1} \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. acos-cos-s N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(2, \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. PI-lowering-PI.f64 20.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(2, \mathsf{PI.f64}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   10. Applied egg-rr 20.0%

       \[\leadsto \color{blue}{\left|\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \mathsf{rem} \left(2 \cdot \pi\right)\right)\right|} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 92.8%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \leq 1:\\ \;\;\;\;\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right) \cdot R\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left|\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \mathsf{rem} \left(2 \cdot \pi\right)\right)\right|\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 2: 83.5% accurate, 0.7× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -0.11:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, t\_0\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\cos \lambda_2, \cos \lambda_1, \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + t\_0\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (cos phi2) (* (cos phi1) (cos (- lambda1 lambda2))))))
   (if (<= phi1 -0.11)
     (* R (acos (fma (sin phi2) (sin phi1) t_0)))
     (if (<= phi1 3.4e-25)
       (*
        R
        (acos
         (+
          (* phi1 (sin phi2))
          (*
           (* (cos phi1) (cos phi2))
           (fma
            (cos lambda2)
            (cos lambda1)
            (* (sin lambda1) (sin lambda2)))))))
       (* R (- (/ PI 2.0) (asin (+ (* (sin phi1) (sin phi2)) t_0))))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos(phi2) * (cos(phi1) * cos((lambda1 - lambda2)));
	double tmp;
	if (phi1 <= -0.11) {
		tmp = R * acos(fma(sin(phi2), sin(phi1), t_0));
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * acos(((phi1 * sin(phi2)) + ((cos(phi1) * cos(phi2)) * fma(cos(lambda2), cos(lambda1), (sin(lambda1) * sin(lambda2))))));
	} else {
		tmp = R * ((((double) M_PI) / 2.0) - asin(((sin(phi1) * sin(phi2)) + t_0)));
	}
	return tmp;
}

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(cos(phi2) * Float64(cos(phi1) * cos(Float64(lambda1 - lambda2))))
	tmp = 0.0
	if (phi1 <= -0.11)
		tmp = Float64(R * acos(fma(sin(phi2), sin(phi1), t_0)));
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(Float64(phi1 * sin(phi2)) + Float64(Float64(cos(phi1) * cos(phi2)) * fma(cos(lambda2), cos(lambda1), Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)))))));
	else
		tmp = Float64(R * Float64(Float64(pi / 2.0) - asin(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + t_0))));
	end
	return tmp
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi1, -0.11], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Sin[phi2], $MachinePrecision] * N[Sin[phi1], $MachinePrecision] + t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[phi1, 3.4e-25], N[(R * N[ArcCos[N[(N[(phi1 * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(N[Cos[lambda2], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] + N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[(N[(Pi / 2.0), $MachinePrecision] - N[ArcSin[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if phi1 < -0.110000000000000001

   1. Initial program 78.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_2 \cdot \sin \phi_1 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. fma-define N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. fma-lowering-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \sin \phi_1, \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right), R\right) \]

      8. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 78.6%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 78.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]

   if -0.110000000000000001 < phi1 < 3.40000000000000002e-25

   1. Initial program 66.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. fma-define N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\mathsf{fma}\left(\cos \lambda_2, \cos \lambda_1, \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. fma-lowering-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\cos \lambda_2, \cos \lambda_1, \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \cos \lambda_1, \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\cos \lambda_2, \cos \lambda_1, \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\color{blue}{\left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)}, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_1, \sin \phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. sin-lowering-sin.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_1, \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\color{blue}{\phi_1 \cdot \sin \phi_2} + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\cos \lambda_2, \cos \lambda_1, \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right) \cdot R \]

   if 3.40000000000000002e-25 < phi1

   1. Initial program 72.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. acos-asin N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. --lowering--.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2}\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. /-lowering-/.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. PI-lowering-PI.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. asin-lowering-asin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      15. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      16. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      17. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      18. cos-lowering-cos.f64 72.5%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 72.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 80.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -0.11:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\cos \lambda_2, \cos \lambda_1, \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 3: 83.5% accurate, 0.7× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -0.105:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, t\_0\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right) + \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + t\_0\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (cos phi2) (* (cos phi1) (cos (- lambda1 lambda2))))))
   (if (<= phi1 -0.105)
     (* R (acos (fma (sin phi2) (sin phi1) t_0)))
     (if (<= phi1 3.4e-25)
       (*
        R
        (acos
         (+
          (*
           (* (cos phi1) (cos phi2))
           (+ (* (sin lambda1) (sin lambda2)) (* (cos lambda1) (cos lambda2))))
          (* phi1 (sin phi2)))))
       (* R (- (/ PI 2.0) (asin (+ (* (sin phi1) (sin phi2)) t_0))))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos(phi2) * (cos(phi1) * cos((lambda1 - lambda2)));
	double tmp;
	if (phi1 <= -0.105) {
		tmp = R * acos(fma(sin(phi2), sin(phi1), t_0));
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * acos((((cos(phi1) * cos(phi2)) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))) + (phi1 * sin(phi2))));
	} else {
		tmp = R * ((((double) M_PI) / 2.0) - asin(((sin(phi1) * sin(phi2)) + t_0)));
	}
	return tmp;
}

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(cos(phi2) * Float64(cos(phi1) * cos(Float64(lambda1 - lambda2))))
	tmp = 0.0
	if (phi1 <= -0.105)
		tmp = Float64(R * acos(fma(sin(phi2), sin(phi1), t_0)));
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(Float64(Float64(cos(phi1) * cos(phi2)) * Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2)))) + Float64(phi1 * sin(phi2)))));
	else
		tmp = Float64(R * Float64(Float64(pi / 2.0) - asin(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + t_0))));
	end
	return tmp
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi1, -0.105], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Sin[phi2], $MachinePrecision] * N[Sin[phi1], $MachinePrecision] + t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[phi1, 3.4e-25], N[(R * N[ArcCos[N[(N[(N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(phi1 * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[(N[(Pi / 2.0), $MachinePrecision] - N[ArcSin[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if phi1 < -0.104999999999999996

   1. Initial program 78.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_2 \cdot \sin \phi_1 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. fma-define N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. fma-lowering-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \sin \phi_1, \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right), R\right) \]

      8. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 78.6%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 78.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]

   if -0.104999999999999996 < phi1 < 3.40000000000000002e-25

   1. Initial program 66.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\color{blue}{\left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)}, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_1, \sin \phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. sin-lowering-sin.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_1, \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\color{blue}{\phi_1 \cdot \sin \phi_2} + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right) \cdot R \]

   if 3.40000000000000002e-25 < phi1

   1. Initial program 72.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. acos-asin N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. --lowering--.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2}\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. /-lowering-/.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. PI-lowering-PI.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. asin-lowering-asin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      15. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      16. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      17. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      18. cos-lowering-cos.f64 72.5%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 72.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 80.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -0.105:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right) + \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 4: 83.5% accurate, 0.8× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -0.000405:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, t\_0\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(1 + -0.5 \cdot \left(\phi_1 \cdot \phi_1\right)\right) \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + t\_0\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (cos phi2) (* (cos phi1) (cos (- lambda1 lambda2))))))
   (if (<= phi1 -0.000405)
     (* R (acos (fma (sin phi2) (sin phi1) t_0)))
     (if (<= phi1 3.4e-25)
       (*
        R
        (acos
         (+
          (* phi1 (sin phi2))
          (*
           (+ 1.0 (* -0.5 (* phi1 phi1)))
           (*
            (cos phi2)
            (+
             (* (sin lambda1) (sin lambda2))
             (* (cos lambda1) (cos lambda2))))))))
       (* R (- (/ PI 2.0) (asin (+ (* (sin phi1) (sin phi2)) t_0))))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos(phi2) * (cos(phi1) * cos((lambda1 - lambda2)));
	double tmp;
	if (phi1 <= -0.000405) {
		tmp = R * acos(fma(sin(phi2), sin(phi1), t_0));
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * acos(((phi1 * sin(phi2)) + ((1.0 + (-0.5 * (phi1 * phi1))) * (cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))))));
	} else {
		tmp = R * ((((double) M_PI) / 2.0) - asin(((sin(phi1) * sin(phi2)) + t_0)));
	}
	return tmp;
}

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(cos(phi2) * Float64(cos(phi1) * cos(Float64(lambda1 - lambda2))))
	tmp = 0.0
	if (phi1 <= -0.000405)
		tmp = Float64(R * acos(fma(sin(phi2), sin(phi1), t_0)));
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(Float64(phi1 * sin(phi2)) + Float64(Float64(1.0 + Float64(-0.5 * Float64(phi1 * phi1))) * Float64(cos(phi2) * Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2))))))));
	else
		tmp = Float64(R * Float64(Float64(pi / 2.0) - asin(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + t_0))));
	end
	return tmp
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi1, -0.000405], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Sin[phi2], $MachinePrecision] * N[Sin[phi1], $MachinePrecision] + t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[phi1, 3.4e-25], N[(R * N[ArcCos[N[(N[(phi1 * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(1.0 + N[(-0.5 * N[(phi1 * phi1), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[(N[(Pi / 2.0), $MachinePrecision] - N[ArcSin[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if phi1 < -4.0499999999999998e-4

   1. Initial program 78.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_2 \cdot \sin \phi_1 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. fma-define N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. fma-lowering-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \sin \phi_1, \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right), R\right) \]

      8. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 78.6%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 78.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]

   if -4.0499999999999998e-4 < phi1 < 3.40000000000000002e-25

   1. Initial program 66.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. fma-define N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\mathsf{fma}\left(\cos \lambda_2, \cos \lambda_1, \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. fma-lowering-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\cos \lambda_2, \cos \lambda_1, \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \cos \lambda_1, \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\cos \lambda_2, \cos \lambda_1, \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\phi_1 \cdot \left(\sin \phi_2 + \frac{-1}{2} \cdot \left(\phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right) + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. distribute-rgt-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\left(\sin \phi_2 \cdot \phi_1 + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right) \cdot \phi_1\right) + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right) \cdot \phi_1\right) + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. associate-+l+ N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right) \cdot \phi_1 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(-0.5 \cdot \left(\phi_1 \cdot \phi_1\right) + 1\right) \cdot \left(\left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_2\right)\right)} \cdot R \]

   if 3.40000000000000002e-25 < phi1

   1. Initial program 72.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. acos-asin N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. --lowering--.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2}\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. /-lowering-/.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. PI-lowering-PI.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. asin-lowering-asin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      15. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      16. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      17. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      18. cos-lowering-cos.f64 72.5%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 72.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 80.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -0.000405:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(1 + -0.5 \cdot \left(\phi_1 \cdot \phi_1\right)\right) \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 5: 83.5% accurate, 0.8× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -8.8 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, t\_0\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + t\_0\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (cos phi2) (* (cos phi1) (cos (- lambda1 lambda2))))))
   (if (<= phi1 -8.8e-5)
     (* R (acos (fma (sin phi2) (sin phi1) t_0)))
     (if (<= phi1 3.4e-25)
       (*
        R
        (acos
         (+
          (* phi1 (sin phi2))
          (*
           (cos phi2)
           (+
            (* (sin lambda1) (sin lambda2))
            (* (cos lambda1) (cos lambda2)))))))
       (* R (- (/ PI 2.0) (asin (+ (* (sin phi1) (sin phi2)) t_0))))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos(phi2) * (cos(phi1) * cos((lambda1 - lambda2)));
	double tmp;
	if (phi1 <= -8.8e-5) {
		tmp = R * acos(fma(sin(phi2), sin(phi1), t_0));
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * acos(((phi1 * sin(phi2)) + (cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2))))));
	} else {
		tmp = R * ((((double) M_PI) / 2.0) - asin(((sin(phi1) * sin(phi2)) + t_0)));
	}
	return tmp;
}

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(cos(phi2) * Float64(cos(phi1) * cos(Float64(lambda1 - lambda2))))
	tmp = 0.0
	if (phi1 <= -8.8e-5)
		tmp = Float64(R * acos(fma(sin(phi2), sin(phi1), t_0)));
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(Float64(phi1 * sin(phi2)) + Float64(cos(phi2) * Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2)))))));
	else
		tmp = Float64(R * Float64(Float64(pi / 2.0) - asin(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + t_0))));
	end
	return tmp
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi1, -8.8e-5], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Sin[phi2], $MachinePrecision] * N[Sin[phi1], $MachinePrecision] + t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[phi1, 3.4e-25], N[(R * N[ArcCos[N[(N[(phi1 * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[(N[(Pi / 2.0), $MachinePrecision] - N[ArcSin[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if phi1 < -8.7999999999999998e-5

   1. Initial program 78.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_2 \cdot \sin \phi_1 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. fma-define N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. fma-lowering-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \sin \phi_1, \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right), R\right) \]

      8. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 78.6%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 78.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]

   if -8.7999999999999998e-5 < phi1 < 3.40000000000000002e-25

   1. Initial program 66.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right) + \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right), R\right) \]

      2. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right), \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right), \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right), \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. sin-lowering-sin.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      11. sin-lowering-sin.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right), \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      12. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\phi_1, \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      13. sin-lowering-sin.f64 86.4%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\phi_1, \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right) + \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)} \cdot R \]

   if 3.40000000000000002e-25 < phi1

   1. Initial program 72.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. acos-asin N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. --lowering--.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2}\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. /-lowering-/.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. PI-lowering-PI.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. asin-lowering-asin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      15. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      16. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      17. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      18. cos-lowering-cos.f64 72.5%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 72.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 80.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -8.8 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 6: 83.4% accurate, 0.9× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -6.5 \cdot 10^{-15}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, t\_0\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + t\_0\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (cos phi2) (* (cos phi1) (cos (- lambda1 lambda2))))))
   (if (<= phi1 -6.5e-15)
     (* R (acos (fma (sin phi2) (sin phi1) t_0)))
     (if (<= phi1 3.4e-25)
       (*
        R
        (acos
         (*
          (cos phi2)
          (+
           (* (sin lambda1) (sin lambda2))
           (* (cos lambda1) (cos lambda2))))))
       (* R (- (/ PI 2.0) (asin (+ (* (sin phi1) (sin phi2)) t_0))))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos(phi2) * (cos(phi1) * cos((lambda1 - lambda2)));
	double tmp;
	if (phi1 <= -6.5e-15) {
		tmp = R * acos(fma(sin(phi2), sin(phi1), t_0));
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = R * ((((double) M_PI) / 2.0) - asin(((sin(phi1) * sin(phi2)) + t_0)));
	}
	return tmp;
}

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(cos(phi2) * Float64(cos(phi1) * cos(Float64(lambda1 - lambda2))))
	tmp = 0.0
	if (phi1 <= -6.5e-15)
		tmp = Float64(R * acos(fma(sin(phi2), sin(phi1), t_0)));
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2))))));
	else
		tmp = Float64(R * Float64(Float64(pi / 2.0) - asin(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + t_0))));
	end
	return tmp
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi1, -6.5e-15], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Sin[phi2], $MachinePrecision] * N[Sin[phi1], $MachinePrecision] + t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[phi1, 3.4e-25], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[(N[(Pi / 2.0), $MachinePrecision] - N[ArcSin[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if phi1 < -6.49999999999999991e-15

   1. Initial program 78.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_2 \cdot \sin \phi_1 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. fma-define N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. fma-lowering-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \sin \phi_1, \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right), R\right) \]

      8. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 78.6%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{fma.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 78.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]

   if -6.49999999999999991e-15 < phi1 < 3.40000000000000002e-25

   1. Initial program 66.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)} \cdot R \]

   if 3.40000000000000002e-25 < phi1

   1. Initial program 72.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. acos-asin N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. --lowering--.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2}\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. /-lowering-/.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. PI-lowering-PI.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. asin-lowering-asin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      15. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      16. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      17. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      18. cos-lowering-cos.f64 72.5%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 72.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 80.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -6.5 \cdot 10^{-15}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\mathsf{fma}\left(\sin \phi_2, \sin \phi_1, \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 7: 83.4% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -6.5 \cdot 10^{-15}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} t\_0\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} t\_0\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0
         (+
          (* (sin phi1) (sin phi2))
          (* (cos phi2) (* (cos phi1) (cos (- lambda1 lambda2)))))))
   (if (<= phi1 -6.5e-15)
     (* R (acos t_0))
     (if (<= phi1 3.4e-25)
       (*
        R
        (acos
         (*
          (cos phi2)
          (+
           (* (sin lambda1) (sin lambda2))
           (* (cos lambda1) (cos lambda2))))))
       (* R (- (/ PI 2.0) (asin t_0)))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = (sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi2) * (cos(phi1) * cos((lambda1 - lambda2))));
	double tmp;
	if (phi1 <= -6.5e-15) {
		tmp = R * acos(t_0);
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = R * ((((double) M_PI) / 2.0) - asin(t_0));
	}
	return tmp;
}

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = (Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2)) + (Math.cos(phi2) * (Math.cos(phi1) * Math.cos((lambda1 - lambda2))));
	double tmp;
	if (phi1 <= -6.5e-15) {
		tmp = R * Math.acos(t_0);
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * ((Math.sin(lambda1) * Math.sin(lambda2)) + (Math.cos(lambda1) * Math.cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = R * ((Math.PI / 2.0) - Math.asin(t_0));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = (math.sin(phi1) * math.sin(phi2)) + (math.cos(phi2) * (math.cos(phi1) * math.cos((lambda1 - lambda2))))
	tmp = 0
	if phi1 <= -6.5e-15:
		tmp = R * math.acos(t_0)
	elif phi1 <= 3.4e-25:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * ((math.sin(lambda1) * math.sin(lambda2)) + (math.cos(lambda1) * math.cos(lambda2)))))
	else:
		tmp = R * ((math.pi / 2.0) - math.asin(t_0))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + Float64(cos(phi2) * Float64(cos(phi1) * cos(Float64(lambda1 - lambda2)))))
	tmp = 0.0
	if (phi1 <= -6.5e-15)
		tmp = Float64(R * acos(t_0));
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2))))));
	else
		tmp = Float64(R * Float64(Float64(pi / 2.0) - asin(t_0)));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = (sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi2) * (cos(phi1) * cos((lambda1 - lambda2))));
	tmp = 0.0;
	if (phi1 <= -6.5e-15)
		tmp = R * acos(t_0);
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	else
		tmp = R * ((pi / 2.0) - asin(t_0));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi1, -6.5e-15], N[(R * N[ArcCos[t$95$0], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[phi1, 3.4e-25], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[(N[(Pi / 2.0), $MachinePrecision] - N[ArcSin[t$95$0], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if phi1 < -6.49999999999999991e-15

   1. Initial program 78.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \color{blue}{R}\right) \]

   4. Applied egg-rr 78.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right) \cdot R} \]

   if -6.49999999999999991e-15 < phi1 < 3.40000000000000002e-25

   1. Initial program 66.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)} \cdot R \]

   if 3.40000000000000002e-25 < phi1

   1. Initial program 72.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. acos-asin N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. --lowering--.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2}\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. /-lowering-/.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. PI-lowering-PI.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. asin-lowering-asin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      15. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      16. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      17. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \cos \phi_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      18. cos-lowering-cos.f64 72.5%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\mathsf{PI.f64}\left(\right), 2\right), \mathsf{asin.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 72.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 80.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -6.5 \cdot 10^{-15}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 8: 83.4% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -6.5 \cdot 10^{-15}:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0
         (*
          R
          (acos
           (+
            (* (sin phi1) (sin phi2))
            (* (cos phi2) (* (cos phi1) (cos (- lambda1 lambda2)))))))))
   (if (<= phi1 -6.5e-15)
     t_0
     (if (<= phi1 3.4e-25)
       (*
        R
        (acos
         (*
          (cos phi2)
          (+
           (* (sin lambda1) (sin lambda2))
           (* (cos lambda1) (cos lambda2))))))
       t_0))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = R * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi2) * (cos(phi1) * cos((lambda1 - lambda2))))));
	double tmp;
	if (phi1 <= -6.5e-15) {
		tmp = t_0;
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = t_0;
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = r * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi2) * (cos(phi1) * cos((lambda1 - lambda2))))))
    if (phi1 <= (-6.5d-15)) then
        tmp = t_0
    else if (phi1 <= 3.4d-25) then
        tmp = r * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))))
    else
        tmp = t_0
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = R * Math.acos(((Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2)) + (Math.cos(phi2) * (Math.cos(phi1) * Math.cos((lambda1 - lambda2))))));
	double tmp;
	if (phi1 <= -6.5e-15) {
		tmp = t_0;
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * ((Math.sin(lambda1) * Math.sin(lambda2)) + (Math.cos(lambda1) * Math.cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = t_0;
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = R * math.acos(((math.sin(phi1) * math.sin(phi2)) + (math.cos(phi2) * (math.cos(phi1) * math.cos((lambda1 - lambda2))))))
	tmp = 0
	if phi1 <= -6.5e-15:
		tmp = t_0
	elif phi1 <= 3.4e-25:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * ((math.sin(lambda1) * math.sin(lambda2)) + (math.cos(lambda1) * math.cos(lambda2)))))
	else:
		tmp = t_0
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(R * acos(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + Float64(cos(phi2) * Float64(cos(phi1) * cos(Float64(lambda1 - lambda2)))))))
	tmp = 0.0
	if (phi1 <= -6.5e-15)
		tmp = t_0;
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2))))));
	else
		tmp = t_0;
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = R * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi2) * (cos(phi1) * cos((lambda1 - lambda2))))));
	tmp = 0.0;
	if (phi1 <= -6.5e-15)
		tmp = t_0;
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	else
		tmp = t_0;
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(R * N[ArcCos[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi1, -6.5e-15], t$95$0, If[LessEqual[phi1, 3.4e-25], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], t$95$0]]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if phi1 < -6.49999999999999991e-15 or 3.40000000000000002e-25 < phi1

   1. Initial program 75.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \color{blue}{R}\right) \]

   4. Applied egg-rr 75.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right) \cdot R} \]

   if -6.49999999999999991e-15 < phi1 < 3.40000000000000002e-25

   1. Initial program 66.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 80.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -6.5 \cdot 10^{-15}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 9: 83.4% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -1.15 \cdot 10^{-15}:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;t\_0\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0
         (*
          R
          (acos
           (+
            (* (sin phi1) (sin phi2))
            (* (cos phi1) (* (cos phi2) (cos (- lambda2 lambda1)))))))))
   (if (<= phi1 -1.15e-15)
     t_0
     (if (<= phi1 3.4e-25)
       (*
        R
        (acos
         (*
          (cos phi2)
          (+
           (* (sin lambda1) (sin lambda2))
           (* (cos lambda1) (cos lambda2))))))
       t_0))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = R * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1))))));
	double tmp;
	if (phi1 <= -1.15e-15) {
		tmp = t_0;
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = t_0;
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = r * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1))))))
    if (phi1 <= (-1.15d-15)) then
        tmp = t_0
    else if (phi1 <= 3.4d-25) then
        tmp = r * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))))
    else
        tmp = t_0
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = R * Math.acos(((Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2)) + (Math.cos(phi1) * (Math.cos(phi2) * Math.cos((lambda2 - lambda1))))));
	double tmp;
	if (phi1 <= -1.15e-15) {
		tmp = t_0;
	} else if (phi1 <= 3.4e-25) {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * ((Math.sin(lambda1) * Math.sin(lambda2)) + (Math.cos(lambda1) * Math.cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = t_0;
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = R * math.acos(((math.sin(phi1) * math.sin(phi2)) + (math.cos(phi1) * (math.cos(phi2) * math.cos((lambda2 - lambda1))))))
	tmp = 0
	if phi1 <= -1.15e-15:
		tmp = t_0
	elif phi1 <= 3.4e-25:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * ((math.sin(lambda1) * math.sin(lambda2)) + (math.cos(lambda1) * math.cos(lambda2)))))
	else:
		tmp = t_0
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(R * acos(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + Float64(cos(phi1) * Float64(cos(phi2) * cos(Float64(lambda2 - lambda1)))))))
	tmp = 0.0
	if (phi1 <= -1.15e-15)
		tmp = t_0;
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2))))));
	else
		tmp = t_0;
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = R * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1))))));
	tmp = 0.0;
	if (phi1 <= -1.15e-15)
		tmp = t_0;
	elseif (phi1 <= 3.4e-25)
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	else
		tmp = t_0;
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(R * N[ArcCos[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi1, -1.15e-15], t$95$0, If[LessEqual[phi1, 3.4e-25], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], t$95$0]]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if phi1 < -1.14999999999999995e-15 or 3.40000000000000002e-25 < phi1

   1. Initial program 75.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\color{blue}{\cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) + \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)}, R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. acos-lowering-acos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) + \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right), R\right) \]

      2. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      7. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      9. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. distribute-neg-in N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      11. +-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      12. cos-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      13. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      14. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      15. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      16. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      17. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 75.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) + \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)} \cdot R \]

   if -1.14999999999999995e-15 < phi1 < 3.40000000000000002e-25

   1. Initial program 66.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 86.4%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 86.4%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 80.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_1 \leq -1.15 \cdot 10^{-15}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_1 \leq 3.4 \cdot 10^{-25}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 10: 73.1% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\\ \mathbf{if}\;\lambda_1 \leq -2.7 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(t\_0 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\lambda_1 \leq 6.8 \cdot 10^{-6}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(t\_0 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (sin phi1) (sin phi2))))
   (if (<= lambda1 -2.7e-5)
     (* R (acos (+ t_0 (* (cos phi1) (* (cos phi2) (cos lambda1))))))
     (if (<= lambda1 6.8e-6)
       (* R (acos (+ t_0 (* (cos phi2) (* (cos phi1) (cos lambda2))))))
       (*
        R
        (acos
         (*
          (cos phi2)
          (+
           (* (sin lambda1) (sin lambda2))
           (* (cos lambda1) (cos lambda2))))))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = sin(phi1) * sin(phi2);
	double tmp;
	if (lambda1 <= -2.7e-5) {
		tmp = R * acos((t_0 + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda1)))));
	} else if (lambda1 <= 6.8e-6) {
		tmp = R * acos((t_0 + (cos(phi2) * (cos(phi1) * cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = sin(phi1) * sin(phi2)
    if (lambda1 <= (-2.7d-5)) then
        tmp = r * acos((t_0 + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda1)))))
    else if (lambda1 <= 6.8d-6) then
        tmp = r * acos((t_0 + (cos(phi2) * (cos(phi1) * cos(lambda2)))))
    else
        tmp = r * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2);
	double tmp;
	if (lambda1 <= -2.7e-5) {
		tmp = R * Math.acos((t_0 + (Math.cos(phi1) * (Math.cos(phi2) * Math.cos(lambda1)))));
	} else if (lambda1 <= 6.8e-6) {
		tmp = R * Math.acos((t_0 + (Math.cos(phi2) * (Math.cos(phi1) * Math.cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * ((Math.sin(lambda1) * Math.sin(lambda2)) + (Math.cos(lambda1) * Math.cos(lambda2)))));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = math.sin(phi1) * math.sin(phi2)
	tmp = 0
	if lambda1 <= -2.7e-5:
		tmp = R * math.acos((t_0 + (math.cos(phi1) * (math.cos(phi2) * math.cos(lambda1)))))
	elif lambda1 <= 6.8e-6:
		tmp = R * math.acos((t_0 + (math.cos(phi2) * (math.cos(phi1) * math.cos(lambda2)))))
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * ((math.sin(lambda1) * math.sin(lambda2)) + (math.cos(lambda1) * math.cos(lambda2)))))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(sin(phi1) * sin(phi2))
	tmp = 0.0
	if (lambda1 <= -2.7e-5)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(t_0 + Float64(cos(phi1) * Float64(cos(phi2) * cos(lambda1))))));
	elseif (lambda1 <= 6.8e-6)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(t_0 + Float64(cos(phi2) * Float64(cos(phi1) * cos(lambda2))))));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2))))));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = sin(phi1) * sin(phi2);
	tmp = 0.0;
	if (lambda1 <= -2.7e-5)
		tmp = R * acos((t_0 + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda1)))));
	elseif (lambda1 <= 6.8e-6)
		tmp = R * acos((t_0 + (cos(phi2) * (cos(phi1) * cos(lambda2)))));
	else
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[lambda1, -2.7e-5], N[(R * N[ArcCos[N[(t$95$0 + N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda1], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[lambda1, 6.8e-6], N[(R * N[ArcCos[N[(t$95$0 + N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if lambda1 < -2.6999999999999999e-5

   1. Initial program 61.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 99.2%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 99.2%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) + \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      7. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. cos-lowering-cos.f64 59.8%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 59.8%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   if -2.6999999999999999e-5 < lambda1 < 6.80000000000000012e-6

   1. Initial program 84.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 85.5%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 85.5%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in lambda1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \lambda_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) + \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \lambda_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      3. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right), R\right) \]

      10. cos-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_2\right) \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right), R\right) \]

      11. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \phi_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      15. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      16. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      17. cos-lowering-cos.f64 84.8%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 84.8%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)} \cdot R \]

   if 6.80000000000000012e-6 < lambda1

   1. Initial program 58.7%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 99.1%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 99.1%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 56.7%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 56.7%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 70.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 \leq -2.7 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\lambda_1 \leq 6.8 \cdot 10^{-6}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_2 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 11: 73.2% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\\ \mathbf{if}\;\lambda_1 \leq -3.5 \cdot 10^{-6}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(t\_0 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\lambda_1 \leq 8.2 \cdot 10^{-6}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(t\_0 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (sin phi1) (sin phi2))))
   (if (<= lambda1 -3.5e-6)
     (* R (acos (+ t_0 (* (cos phi1) (* (cos phi2) (cos lambda1))))))
     (if (<= lambda1 8.2e-6)
       (* R (acos (+ t_0 (* (cos phi1) (* (cos phi2) (cos lambda2))))))
       (*
        R
        (acos
         (*
          (cos phi2)
          (+
           (* (sin lambda1) (sin lambda2))
           (* (cos lambda1) (cos lambda2))))))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = sin(phi1) * sin(phi2);
	double tmp;
	if (lambda1 <= -3.5e-6) {
		tmp = R * acos((t_0 + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda1)))));
	} else if (lambda1 <= 8.2e-6) {
		tmp = R * acos((t_0 + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = sin(phi1) * sin(phi2)
    if (lambda1 <= (-3.5d-6)) then
        tmp = r * acos((t_0 + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda1)))))
    else if (lambda1 <= 8.2d-6) then
        tmp = r * acos((t_0 + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda2)))))
    else
        tmp = r * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2);
	double tmp;
	if (lambda1 <= -3.5e-6) {
		tmp = R * Math.acos((t_0 + (Math.cos(phi1) * (Math.cos(phi2) * Math.cos(lambda1)))));
	} else if (lambda1 <= 8.2e-6) {
		tmp = R * Math.acos((t_0 + (Math.cos(phi1) * (Math.cos(phi2) * Math.cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * ((Math.sin(lambda1) * Math.sin(lambda2)) + (Math.cos(lambda1) * Math.cos(lambda2)))));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = math.sin(phi1) * math.sin(phi2)
	tmp = 0
	if lambda1 <= -3.5e-6:
		tmp = R * math.acos((t_0 + (math.cos(phi1) * (math.cos(phi2) * math.cos(lambda1)))))
	elif lambda1 <= 8.2e-6:
		tmp = R * math.acos((t_0 + (math.cos(phi1) * (math.cos(phi2) * math.cos(lambda2)))))
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * ((math.sin(lambda1) * math.sin(lambda2)) + (math.cos(lambda1) * math.cos(lambda2)))))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(sin(phi1) * sin(phi2))
	tmp = 0.0
	if (lambda1 <= -3.5e-6)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(t_0 + Float64(cos(phi1) * Float64(cos(phi2) * cos(lambda1))))));
	elseif (lambda1 <= 8.2e-6)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(t_0 + Float64(cos(phi1) * Float64(cos(phi2) * cos(lambda2))))));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2))))));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = sin(phi1) * sin(phi2);
	tmp = 0.0;
	if (lambda1 <= -3.5e-6)
		tmp = R * acos((t_0 + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda1)))));
	elseif (lambda1 <= 8.2e-6)
		tmp = R * acos((t_0 + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda2)))));
	else
		tmp = R * acos((cos(phi2) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[lambda1, -3.5e-6], N[(R * N[ArcCos[N[(t$95$0 + N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda1], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[lambda1, 8.2e-6], N[(R * N[ArcCos[N[(t$95$0 + N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if lambda1 < -3.49999999999999995e-6

   1. Initial program 61.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 99.2%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 99.2%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) + \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      7. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. cos-lowering-cos.f64 59.8%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 59.8%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   if -3.49999999999999995e-6 < lambda1 < 8.1999999999999994e-6

   1. Initial program 84.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in lambda1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) + \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. cos-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. cos-lowering-cos.f64 84.7%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 84.7%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)} \cdot R \]

   if 8.1999999999999994e-6 < lambda1

   1. Initial program 58.7%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 99.1%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 99.1%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 56.7%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 56.7%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 70.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 \leq -3.5 \cdot 10^{-6}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\lambda_1 \leq 8.2 \cdot 10^{-6}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 12: 73.5% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\\ \mathbf{if}\;\phi_2 \leq -0.028:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_2 \leq 5.9 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot t\_0\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot t\_0\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0
         (+ (* (sin lambda1) (sin lambda2)) (* (cos lambda1) (cos lambda2)))))
   (if (<= phi2 -0.028)
     (*
      R
      (acos
       (+
        (* (sin phi1) (sin phi2))
        (* (cos phi1) (* (cos phi2) (cos lambda1))))))
     (if (<= phi2 5.9e-5)
       (* R (acos (* (cos phi1) t_0)))
       (* R (acos (* (cos phi2) t_0)))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = (sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2));
	double tmp;
	if (phi2 <= -0.028) {
		tmp = R * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda1)))));
	} else if (phi2 <= 5.9e-5) {
		tmp = R * acos((cos(phi1) * t_0));
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * t_0));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = (sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2))
    if (phi2 <= (-0.028d0)) then
        tmp = r * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda1)))))
    else if (phi2 <= 5.9d-5) then
        tmp = r * acos((cos(phi1) * t_0))
    else
        tmp = r * acos((cos(phi2) * t_0))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = (Math.sin(lambda1) * Math.sin(lambda2)) + (Math.cos(lambda1) * Math.cos(lambda2));
	double tmp;
	if (phi2 <= -0.028) {
		tmp = R * Math.acos(((Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2)) + (Math.cos(phi1) * (Math.cos(phi2) * Math.cos(lambda1)))));
	} else if (phi2 <= 5.9e-5) {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi1) * t_0));
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * t_0));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = (math.sin(lambda1) * math.sin(lambda2)) + (math.cos(lambda1) * math.cos(lambda2))
	tmp = 0
	if phi2 <= -0.028:
		tmp = R * math.acos(((math.sin(phi1) * math.sin(phi2)) + (math.cos(phi1) * (math.cos(phi2) * math.cos(lambda1)))))
	elif phi2 <= 5.9e-5:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi1) * t_0))
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * t_0))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2)))
	tmp = 0.0
	if (phi2 <= -0.028)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + Float64(cos(phi1) * Float64(cos(phi2) * cos(lambda1))))));
	elseif (phi2 <= 5.9e-5)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi1) * t_0)));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * t_0)));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = (sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2));
	tmp = 0.0;
	if (phi2 <= -0.028)
		tmp = R * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (cos(phi1) * (cos(phi2) * cos(lambda1)))));
	elseif (phi2 <= 5.9e-5)
		tmp = R * acos((cos(phi1) * t_0));
	else
		tmp = R * acos((cos(phi2) * t_0));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi2, -0.028], N[(R * N[ArcCos[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda1], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[phi2, 5.9e-5], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if phi2 < -0.0280000000000000006

   1. Initial program 74.8%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 98.9%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 98.9%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) + \sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \sin \phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \sin \phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      7. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. cos-lowering-cos.f64 59.2%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 59.2%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   if -0.0280000000000000006 < phi2 < 5.8999999999999998e-5

   1. Initial program 63.3%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 60.9%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 60.9%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]
   6. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      2. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      3. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. cos-lowering-cos.f64 83.8%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Applied egg-rr 83.8%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   if 5.8999999999999998e-5 < phi2

   1. Initial program 84.9%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 98.9%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 98.9%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 57.6%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 57.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 71.6%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_2 \leq -0.028:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \lambda_1\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_2 \leq 5.9 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 13: 63.3% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\\ \mathbf{if}\;\phi_2 \leq 5.4 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot t\_0\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot t\_0\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0
         (+ (* (sin lambda1) (sin lambda2)) (* (cos lambda1) (cos lambda2)))))
   (if (<= phi2 5.4e-5)
     (* R (acos (* (cos phi1) t_0)))
     (* R (acos (* (cos phi2) t_0))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = (sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2));
	double tmp;
	if (phi2 <= 5.4e-5) {
		tmp = R * acos((cos(phi1) * t_0));
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * t_0));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = (sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2))
    if (phi2 <= 5.4d-5) then
        tmp = r * acos((cos(phi1) * t_0))
    else
        tmp = r * acos((cos(phi2) * t_0))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = (Math.sin(lambda1) * Math.sin(lambda2)) + (Math.cos(lambda1) * Math.cos(lambda2));
	double tmp;
	if (phi2 <= 5.4e-5) {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi1) * t_0));
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * t_0));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = (math.sin(lambda1) * math.sin(lambda2)) + (math.cos(lambda1) * math.cos(lambda2))
	tmp = 0
	if phi2 <= 5.4e-5:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi1) * t_0))
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * t_0))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2)))
	tmp = 0.0
	if (phi2 <= 5.4e-5)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi1) * t_0)));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * t_0)));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = (sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2));
	tmp = 0.0;
	if (phi2 <= 5.4e-5)
		tmp = R * acos((cos(phi1) * t_0));
	else
		tmp = R * acos((cos(phi2) * t_0));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi2, 5.4e-5], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if phi2 < 5.3999999999999998e-5

   1. Initial program 66.7%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 48.1%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 48.1%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]
   6. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      2. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      3. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. cos-lowering-cos.f64 64.3%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Applied egg-rr 64.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   if 5.3999999999999998e-5 < phi2

   1. Initial program 84.9%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing
   3. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 98.9%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. Applied egg-rr 98.9%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   5. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   6. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-lowering-sin.f64 57.6%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Simplified 57.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 62.6%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_2 \leq 5.4 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 14: 60.6% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_2 \leq 0.0001:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (if (<= phi2 0.0001)
   (*
    R
    (acos
     (*
      (cos phi1)
      (+ (* (sin lambda1) (sin lambda2)) (* (cos lambda1) (cos lambda2))))))
   (* R (acos (* (cos phi2) (cos (- lambda2 lambda1)))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if (phi2 <= 0.0001) {
		tmp = R * acos((cos(phi1) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1))));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: tmp
    if (phi2 <= 0.0001d0) then
        tmp = r * acos((cos(phi1) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))))
    else
        tmp = r * acos((cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1))))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if (phi2 <= 0.0001) {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi1) * ((Math.sin(lambda1) * Math.sin(lambda2)) + (Math.cos(lambda1) * Math.cos(lambda2)))));
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * Math.cos((lambda2 - lambda1))));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	tmp = 0
	if phi2 <= 0.0001:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi1) * ((math.sin(lambda1) * math.sin(lambda2)) + (math.cos(lambda1) * math.cos(lambda2)))))
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * math.cos((lambda2 - lambda1))))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0
	if (phi2 <= 0.0001)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi1) * Float64(Float64(sin(lambda1) * sin(lambda2)) + Float64(cos(lambda1) * cos(lambda2))))));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * cos(Float64(lambda2 - lambda1)))));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0;
	if (phi2 <= 0.0001)
		tmp = R * acos((cos(phi1) * ((sin(lambda1) * sin(lambda2)) + (cos(lambda1) * cos(lambda2)))));
	else
		tmp = R * acos((cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1))));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := If[LessEqual[phi2, 0.0001], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[(N[(N[Sin[lambda1], $MachinePrecision] * N[Sin[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Cos[lambda1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if phi2 < 1.00000000000000005e-4

   1. Initial program 66.7%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 48.1%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 48.1%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]
   6. Step-by-step derivation

      1. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      2. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      3. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      5. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\sin \lambda_1, \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \sin \lambda_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. sin-lowering-sin.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \lambda_1, \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. cos-lowering-cos.f64 64.3%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Applied egg-rr 64.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \color{blue}{\left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)}\right) \cdot R \]

   if 1.00000000000000005e-4 < phi2

   1. Initial program 84.9%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 50.3%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 50.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 60.7%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_2 \leq 0.0001:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2 + \cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 15: 53.8% accurate, 1.1× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_2 \leq -9000000:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \left(1 + -0.5 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_2 \leq 2.95:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot t\_0 + \phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(1 + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(-0.16666666666666666 + \phi_2 \cdot \left(\phi_2 \cdot 0.008333333333333333\right)\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} t\_0\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (cos phi2) (cos (- lambda2 lambda1)))))
   (if (<= phi2 -9000000.0)
     (*
      R
      (acos
       (+
        (* (sin phi1) (sin phi2))
        (* (* (cos phi1) (cos phi2)) (+ 1.0 (* -0.5 (* lambda1 lambda1)))))))
     (if (<= phi2 2.95)
       (*
        R
        (acos
         (+
          (* (cos phi1) t_0)
          (*
           phi2
           (*
            (sin phi1)
            (+
             1.0
             (*
              (* phi2 phi2)
              (+
               -0.16666666666666666
               (* phi2 (* phi2 0.008333333333333333))))))))))
       (* R (acos t_0))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1));
	double tmp;
	if (phi2 <= -9000000.0) {
		tmp = R * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + ((cos(phi1) * cos(phi2)) * (1.0 + (-0.5 * (lambda1 * lambda1))))));
	} else if (phi2 <= 2.95) {
		tmp = R * acos(((cos(phi1) * t_0) + (phi2 * (sin(phi1) * (1.0 + ((phi2 * phi2) * (-0.16666666666666666 + (phi2 * (phi2 * 0.008333333333333333)))))))));
	} else {
		tmp = R * acos(t_0);
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1))
    if (phi2 <= (-9000000.0d0)) then
        tmp = r * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + ((cos(phi1) * cos(phi2)) * (1.0d0 + ((-0.5d0) * (lambda1 * lambda1))))))
    else if (phi2 <= 2.95d0) then
        tmp = r * acos(((cos(phi1) * t_0) + (phi2 * (sin(phi1) * (1.0d0 + ((phi2 * phi2) * ((-0.16666666666666666d0) + (phi2 * (phi2 * 0.008333333333333333d0)))))))))
    else
        tmp = r * acos(t_0)
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = Math.cos(phi2) * Math.cos((lambda2 - lambda1));
	double tmp;
	if (phi2 <= -9000000.0) {
		tmp = R * Math.acos(((Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2)) + ((Math.cos(phi1) * Math.cos(phi2)) * (1.0 + (-0.5 * (lambda1 * lambda1))))));
	} else if (phi2 <= 2.95) {
		tmp = R * Math.acos(((Math.cos(phi1) * t_0) + (phi2 * (Math.sin(phi1) * (1.0 + ((phi2 * phi2) * (-0.16666666666666666 + (phi2 * (phi2 * 0.008333333333333333)))))))));
	} else {
		tmp = R * Math.acos(t_0);
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = math.cos(phi2) * math.cos((lambda2 - lambda1))
	tmp = 0
	if phi2 <= -9000000.0:
		tmp = R * math.acos(((math.sin(phi1) * math.sin(phi2)) + ((math.cos(phi1) * math.cos(phi2)) * (1.0 + (-0.5 * (lambda1 * lambda1))))))
	elif phi2 <= 2.95:
		tmp = R * math.acos(((math.cos(phi1) * t_0) + (phi2 * (math.sin(phi1) * (1.0 + ((phi2 * phi2) * (-0.16666666666666666 + (phi2 * (phi2 * 0.008333333333333333)))))))))
	else:
		tmp = R * math.acos(t_0)
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(cos(phi2) * cos(Float64(lambda2 - lambda1)))
	tmp = 0.0
	if (phi2 <= -9000000.0)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + Float64(Float64(cos(phi1) * cos(phi2)) * Float64(1.0 + Float64(-0.5 * Float64(lambda1 * lambda1)))))));
	elseif (phi2 <= 2.95)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(Float64(cos(phi1) * t_0) + Float64(phi2 * Float64(sin(phi1) * Float64(1.0 + Float64(Float64(phi2 * phi2) * Float64(-0.16666666666666666 + Float64(phi2 * Float64(phi2 * 0.008333333333333333))))))))));
	else
		tmp = Float64(R * acos(t_0));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1));
	tmp = 0.0;
	if (phi2 <= -9000000.0)
		tmp = R * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + ((cos(phi1) * cos(phi2)) * (1.0 + (-0.5 * (lambda1 * lambda1))))));
	elseif (phi2 <= 2.95)
		tmp = R * acos(((cos(phi1) * t_0) + (phi2 * (sin(phi1) * (1.0 + ((phi2 * phi2) * (-0.16666666666666666 + (phi2 * (phi2 * 0.008333333333333333)))))))));
	else
		tmp = R * acos(t_0);
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi2, -9000000.0], N[(R * N[ArcCos[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(1.0 + N[(-0.5 * N[(lambda1 * lambda1), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[phi2, 2.95], N[(R * N[ArcCos[N[(N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision] + N[(phi2 * N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[(1.0 + N[(N[(phi2 * phi2), $MachinePrecision] * N[(-0.16666666666666666 + N[(phi2 * N[(phi2 * 0.008333333333333333), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[t$95$0], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if phi2 < -9e6

   1. Initial program 75.9%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in lambda1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \color{blue}{\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)}\right)\right)\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\cos \lambda_2, \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. distribute-lft-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) + \lambda_1 \cdot \left(\frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. associate--l+ N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) + \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) + \left(\left(\frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) \cdot \lambda_1 - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{+.f64}\left(\left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right), \left(\left(\frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) \cdot \lambda_1 - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 48.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(-0.5 \cdot \cos \lambda_2\right) + \left(0 - \sin \lambda_2\right) \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot 0.16666666666666666\right) + -1\right)\right)\right)}\right) \cdot R \]

   6. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \color{blue}{\left(1 + \frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2}\right)}\right)\right)\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2}\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\frac{-1}{2}, \left({\lambda_1}^{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. unpow2 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\frac{-1}{2}, \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 32.1%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\frac{-1}{2}, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 32.1%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(1 + -0.5 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right)\right)}\right) \cdot R \]

   if -9e6 < phi2 < 2.9500000000000002

   1. Initial program 63.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\color{blue}{\left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 + {\phi_2}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin \phi_1 + \frac{1}{120} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right)\right)\right)}, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\sin \phi_1 + {\phi_2}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin \phi_1 + \frac{1}{120} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. distribute-rgt-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\sin \phi_1 + \left(\left(\frac{-1}{6} \cdot \sin \phi_1\right) \cdot {\phi_2}^{2} + \left(\frac{1}{120} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. associate-+r+ N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\sin \phi_1 + \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin \phi_1\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right) + \left(\frac{1}{120} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\sin \phi_1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right) + \left(\frac{1}{120} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\sin \phi_1 + \frac{-1}{6} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right) + \left(\frac{1}{120} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\sin \phi_1 + \left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2}\right) \cdot \sin \phi_1\right) + \left(\frac{1}{120} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. distribute-rgt1-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right) \cdot \sin \phi_1 + \left(\frac{1}{120} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right) \cdot \sin \phi_1 + \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right) \cdot \sin \phi_1 + \left(\left(\frac{1}{120} \cdot \sin \phi_1\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right) \cdot \sin \phi_1 + {\phi_2}^{2} \cdot \left(\left(\frac{1}{120} \cdot \sin \phi_1\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. associate-*r* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right) \cdot \sin \phi_1 + {\phi_2}^{2} \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right) \cdot \sin \phi_1 + {\phi_2}^{2} \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. associate-*r* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right) \cdot \sin \phi_1 + {\phi_2}^{2} \cdot \left(\left(\frac{1}{120} \cdot {\phi_2}^{2}\right) \cdot \sin \phi_1\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 63.5%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\color{blue}{\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + -0.16666666666666666 \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(0.008333333333333333 \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)} + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   6. Step-by-step derivation

      1. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) + \phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. cos-diff N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. cos-lowering-cos.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), \left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\left(1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right) + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(\frac{1}{120} \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Applied egg-rr 63.5%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) + \phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(1 + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(-0.16666666666666666 + \phi_2 \cdot \left(\phi_2 \cdot 0.008333333333333333\right)\right)\right)\right)\right)} \cdot R \]

   if 2.9500000000000002 < phi2

   1. Initial program 84.4%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 50.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 50.0%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 53.3%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_2 \leq -9000000:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \left(1 + -0.5 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_2 \leq 2.95:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) + \phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(1 + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot \left(-0.16666666666666666 + \phi_2 \cdot \left(\phi_2 \cdot 0.008333333333333333\right)\right)\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 16: 53.7% accurate, 1.2× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\\ \mathbf{if}\;\phi_2 \leq -46000:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + t\_0 \cdot \left(1 + -0.5 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_2 \leq 2.5:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(t\_0 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) + \phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(1 + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot -0.16666666666666666\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (cos phi1) (cos phi2))))
   (if (<= phi2 -46000.0)
     (*
      R
      (acos
       (+
        (* (sin phi1) (sin phi2))
        (* t_0 (+ 1.0 (* -0.5 (* lambda1 lambda1)))))))
     (if (<= phi2 2.5)
       (*
        R
        (acos
         (+
          (* t_0 (cos (- lambda1 lambda2)))
          (*
           phi2
           (* (sin phi1) (+ 1.0 (* (* phi2 phi2) -0.16666666666666666)))))))
       (* R (acos (* (cos phi2) (cos (- lambda2 lambda1)))))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos(phi1) * cos(phi2);
	double tmp;
	if (phi2 <= -46000.0) {
		tmp = R * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (t_0 * (1.0 + (-0.5 * (lambda1 * lambda1))))));
	} else if (phi2 <= 2.5) {
		tmp = R * acos(((t_0 * cos((lambda1 - lambda2))) + (phi2 * (sin(phi1) * (1.0 + ((phi2 * phi2) * -0.16666666666666666))))));
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1))));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = cos(phi1) * cos(phi2)
    if (phi2 <= (-46000.0d0)) then
        tmp = r * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (t_0 * (1.0d0 + ((-0.5d0) * (lambda1 * lambda1))))))
    else if (phi2 <= 2.5d0) then
        tmp = r * acos(((t_0 * cos((lambda1 - lambda2))) + (phi2 * (sin(phi1) * (1.0d0 + ((phi2 * phi2) * (-0.16666666666666666d0)))))))
    else
        tmp = r * acos((cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1))))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = Math.cos(phi1) * Math.cos(phi2);
	double tmp;
	if (phi2 <= -46000.0) {
		tmp = R * Math.acos(((Math.sin(phi1) * Math.sin(phi2)) + (t_0 * (1.0 + (-0.5 * (lambda1 * lambda1))))));
	} else if (phi2 <= 2.5) {
		tmp = R * Math.acos(((t_0 * Math.cos((lambda1 - lambda2))) + (phi2 * (Math.sin(phi1) * (1.0 + ((phi2 * phi2) * -0.16666666666666666))))));
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * Math.cos((lambda2 - lambda1))));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = math.cos(phi1) * math.cos(phi2)
	tmp = 0
	if phi2 <= -46000.0:
		tmp = R * math.acos(((math.sin(phi1) * math.sin(phi2)) + (t_0 * (1.0 + (-0.5 * (lambda1 * lambda1))))))
	elif phi2 <= 2.5:
		tmp = R * math.acos(((t_0 * math.cos((lambda1 - lambda2))) + (phi2 * (math.sin(phi1) * (1.0 + ((phi2 * phi2) * -0.16666666666666666))))))
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * math.cos((lambda2 - lambda1))))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = Float64(cos(phi1) * cos(phi2))
	tmp = 0.0
	if (phi2 <= -46000.0)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(Float64(sin(phi1) * sin(phi2)) + Float64(t_0 * Float64(1.0 + Float64(-0.5 * Float64(lambda1 * lambda1)))))));
	elseif (phi2 <= 2.5)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(Float64(t_0 * cos(Float64(lambda1 - lambda2))) + Float64(phi2 * Float64(sin(phi1) * Float64(1.0 + Float64(Float64(phi2 * phi2) * -0.16666666666666666)))))));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * cos(Float64(lambda2 - lambda1)))));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = cos(phi1) * cos(phi2);
	tmp = 0.0;
	if (phi2 <= -46000.0)
		tmp = R * acos(((sin(phi1) * sin(phi2)) + (t_0 * (1.0 + (-0.5 * (lambda1 * lambda1))))));
	elseif (phi2 <= 2.5)
		tmp = R * acos(((t_0 * cos((lambda1 - lambda2))) + (phi2 * (sin(phi1) * (1.0 + ((phi2 * phi2) * -0.16666666666666666))))));
	else
		tmp = R * acos((cos(phi2) * cos((lambda2 - lambda1))));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi2, -46000.0], N[(R * N[ArcCos[N[(N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[Sin[phi2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(t$95$0 * N[(1.0 + N[(-0.5 * N[(lambda1 * lambda1), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[phi2, 2.5], N[(R * N[ArcCos[N[(N[(t$95$0 * N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(phi2 * N[(N[Sin[phi1], $MachinePrecision] * N[(1.0 + N[(N[(phi2 * phi2), $MachinePrecision] * -0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if phi2 < -46000

   1. Initial program 75.9%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in lambda1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \color{blue}{\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)}\right)\right)\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\cos \lambda_2, \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. distribute-lft-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) + \lambda_1 \cdot \left(\frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. associate--l+ N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) + \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) + \left(\left(\frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) \cdot \lambda_1 - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{+.f64}\left(\left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right), \left(\left(\frac{1}{6} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) \cdot \lambda_1 - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 48.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(-0.5 \cdot \cos \lambda_2\right) + \left(0 - \sin \lambda_2\right) \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot 0.16666666666666666\right) + -1\right)\right)\right)}\right) \cdot R \]

   6. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \color{blue}{\left(1 + \frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2}\right)}\right)\right)\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2}\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\frac{-1}{2}, \left({\lambda_1}^{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. unpow2 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\frac{-1}{2}, \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. *-lowering-*.f64 32.1%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{sin.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\frac{-1}{2}, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 32.1%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \color{blue}{\left(1 + -0.5 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right)\right)}\right) \cdot R \]

   if -46000 < phi2 < 2.5

   1. Initial program 63.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\color{blue}{\left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 + \frac{-1}{6} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right)\right)}, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\left(\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 + \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin \phi_1\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\sin \phi_1 + \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin \phi_1\right) \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\sin \phi_1 + \frac{-1}{6} \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\sin \phi_1 + \frac{-1}{6} \cdot \left({\phi_2}^{2} \cdot \sin \phi_1\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\sin \phi_1 + \left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2}\right) \cdot \sin \phi_1\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. distribute-rgt1-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right) \cdot \sin \phi_1\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \left(\sin \phi_1 \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \mathsf{*.f64}\left(\sin \phi_1, \left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. sin-lowering-sin.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + 1\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. metadata-eval N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(-1\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. +-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1\right)\right) + \frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      13. +-lowering-+.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\mathsf{neg}\left(-1\right)\right), \left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      14. metadata-eval N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{-1}{6} \cdot {\phi_2}^{2}\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      15. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\frac{-1}{6}, \left({\phi_2}^{2}\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      16. unpow2 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\frac{-1}{6}, \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      17. *-lowering-*.f64 63.3%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{sin.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\frac{-1}{6}, \mathsf{*.f64}\left(\phi_2, \phi_2\right)\right)\right)\right)\right), \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right)\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 63.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\color{blue}{\phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(1 + -0.16666666666666666 \cdot \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right)\right)\right)} + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]

   if 2.5 < phi2

   1. Initial program 84.4%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 50.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 50.0%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 53.2%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_2 \leq -46000:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \left(1 + -0.5 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\\ \mathbf{elif}\;\phi_2 \leq 2.5:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) + \phi_2 \cdot \left(\sin \phi_1 \cdot \left(1 + \left(\phi_2 \cdot \phi_2\right) \cdot -0.16666666666666666\right)\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 17: 33.3% accurate, 1.9× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\\ \mathbf{if}\;t\_0 \leq 0.99999:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} t\_0\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(1 + \lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot -0.5\right)\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (cos (- lambda1 lambda2))))
   (if (<= t_0 0.99999)
     (* R (acos t_0))
     (* R (acos (* (cos phi1) (+ 1.0 (* lambda1 (* lambda1 -0.5)))))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos((lambda1 - lambda2));
	double tmp;
	if (t_0 <= 0.99999) {
		tmp = R * acos(t_0);
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi1) * (1.0 + (lambda1 * (lambda1 * -0.5)))));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = cos((lambda1 - lambda2))
    if (t_0 <= 0.99999d0) then
        tmp = r * acos(t_0)
    else
        tmp = r * acos((cos(phi1) * (1.0d0 + (lambda1 * (lambda1 * (-0.5d0))))))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = Math.cos((lambda1 - lambda2));
	double tmp;
	if (t_0 <= 0.99999) {
		tmp = R * Math.acos(t_0);
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi1) * (1.0 + (lambda1 * (lambda1 * -0.5)))));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = math.cos((lambda1 - lambda2))
	tmp = 0
	if t_0 <= 0.99999:
		tmp = R * math.acos(t_0)
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi1) * (1.0 + (lambda1 * (lambda1 * -0.5)))))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = cos(Float64(lambda1 - lambda2))
	tmp = 0.0
	if (t_0 <= 0.99999)
		tmp = Float64(R * acos(t_0));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi1) * Float64(1.0 + Float64(lambda1 * Float64(lambda1 * -0.5))))));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = cos((lambda1 - lambda2));
	tmp = 0.0;
	if (t_0 <= 0.99999)
		tmp = R * acos(t_0);
	else
		tmp = R * acos((cos(phi1) * (1.0 + (lambda1 * (lambda1 * -0.5)))));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]}, If[LessEqual[t$95$0, 0.99999], N[(R * N[ArcCos[t$95$0], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[(1.0 + N[(lambda1 * N[(lambda1 * -0.5), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (cos.f64 (-.f64 lambda1 lambda2)) < 0.999990000000000046

   1. Initial program 72.1%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 45.7%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 45.7%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 32.3%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 32.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]

   if 0.999990000000000046 < (cos.f64 (-.f64 lambda1 lambda2))

   1. Initial program 69.4%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 21.7%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 21.7%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in lambda1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \color{blue}{\left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right) - -1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right)\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) - -1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) - \left(\mathsf{neg}\left(\sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sin-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\cos \lambda_2, \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. fmm-def N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2}, \lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{neg}\left(\sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2}, \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2, \mathsf{neg}\left(\sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. fma-undefine N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. remove-double-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right) + \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. +-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\sin \lambda_2 + \frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\sin \lambda_2 + \frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 21.7%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \color{blue}{\left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\sin \lambda_2 + -0.5 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)}\right) \cdot R \]

   9. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \color{blue}{\left(1 + \frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2}\right)}\right)\right), R\right) \]
   10. Step-by-step derivation

       1. +-lowering-+.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2}\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       2. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left({\lambda_1}^{2} \cdot \frac{-1}{2}\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       3. unpow2 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right) \cdot \frac{-1}{2}\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       4. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \frac{-1}{2}\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       5. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\lambda_1 \cdot \frac{-1}{2}\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       6. *-lowering-*.f64 20.8%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   11. Simplified 20.8%

       \[\leadsto \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \color{blue}{\left(1 + \lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot -0.5\right)\right)}\right) \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 29.9%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \leq 0.99999:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(1 + \lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot -0.5\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 18: 50.7% accurate, 2.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_2 \leq 5 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;\frac{R}{\frac{1}{\cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot t\_0\right)}}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot t\_0\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (cos (- lambda2 lambda1))))
   (if (<= phi2 5e-5)
     (/ R (/ 1.0 (acos (* (cos phi1) t_0))))
     (* R (acos (* (cos phi2) t_0))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos((lambda2 - lambda1));
	double tmp;
	if (phi2 <= 5e-5) {
		tmp = R / (1.0 / acos((cos(phi1) * t_0)));
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * t_0));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = cos((lambda2 - lambda1))
    if (phi2 <= 5d-5) then
        tmp = r / (1.0d0 / acos((cos(phi1) * t_0)))
    else
        tmp = r * acos((cos(phi2) * t_0))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = Math.cos((lambda2 - lambda1));
	double tmp;
	if (phi2 <= 5e-5) {
		tmp = R / (1.0 / Math.acos((Math.cos(phi1) * t_0)));
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * t_0));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = math.cos((lambda2 - lambda1))
	tmp = 0
	if phi2 <= 5e-5:
		tmp = R / (1.0 / math.acos((math.cos(phi1) * t_0)))
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * t_0))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = cos(Float64(lambda2 - lambda1))
	tmp = 0.0
	if (phi2 <= 5e-5)
		tmp = Float64(R / Float64(1.0 / acos(Float64(cos(phi1) * t_0))));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * t_0)));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = cos((lambda2 - lambda1));
	tmp = 0.0;
	if (phi2 <= 5e-5)
		tmp = R / (1.0 / acos((cos(phi1) * t_0)));
	else
		tmp = R * acos((cos(phi2) * t_0));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[Cos[N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi2, 5e-5], N[(R / N[(1.0 / N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if phi2 < 5.00000000000000024e-5

   1. Initial program 66.7%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 48.1%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 48.1%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]
   6. Step-by-step derivation

      1. acos-asin N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      2. flip-- N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\frac{\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} \cdot \frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) \cdot \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}{\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} + \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}\right), R\right) \]

      3. /-lowering-/.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{/.f64}\left(\left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} \cdot \frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) \cdot \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right), \left(\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} + \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. Applied egg-rr 48.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\frac{\pi}{2} \cdot \frac{\pi}{2} - \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) \cdot \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}{\frac{\pi}{2} + \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}} \cdot R \]
   8. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto R \cdot \color{blue}{\frac{\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} \cdot \frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) \cdot \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}{\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} + \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}} \]

      2. clear-num N/A

         \[\leadsto R \cdot \frac{1}{\color{blue}{\frac{\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} + \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}{\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} \cdot \frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) \cdot \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}}} \]

      3. un-div-inv N/A

         \[\leadsto \frac{R}{\color{blue}{\frac{\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} + \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}{\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} \cdot \frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) \cdot \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}}} \]

      4. /-lowering-/.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{/.f64}\left(R, \color{blue}{\left(\frac{\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} + \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}{\frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} \cdot \frac{\mathsf{PI}\left(\right)}{2} - \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) \cdot \sin^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}\right)}\right) \]

   9. Applied egg-rr 48.1%

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{R}{\frac{1}{\cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}}} \]

   if 5.00000000000000024e-5 < phi2

   1. Initial program 84.9%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 50.3%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 50.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 48.7%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_2 \leq 5 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;\frac{R}{\frac{1}{\cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)}}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 19: 50.7% accurate, 2.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\\ \mathbf{if}\;\phi_2 \leq 5.5 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot t\_0\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot t\_0\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (cos (- lambda2 lambda1))))
   (if (<= phi2 5.5e-5)
     (* R (acos (* (cos phi1) t_0)))
     (* R (acos (* (cos phi2) t_0))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos((lambda2 - lambda1));
	double tmp;
	if (phi2 <= 5.5e-5) {
		tmp = R * acos((cos(phi1) * t_0));
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi2) * t_0));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = cos((lambda2 - lambda1))
    if (phi2 <= 5.5d-5) then
        tmp = r * acos((cos(phi1) * t_0))
    else
        tmp = r * acos((cos(phi2) * t_0))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = Math.cos((lambda2 - lambda1));
	double tmp;
	if (phi2 <= 5.5e-5) {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi1) * t_0));
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi2) * t_0));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = math.cos((lambda2 - lambda1))
	tmp = 0
	if phi2 <= 5.5e-5:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi1) * t_0))
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi2) * t_0))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = cos(Float64(lambda2 - lambda1))
	tmp = 0.0
	if (phi2 <= 5.5e-5)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi1) * t_0)));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi2) * t_0)));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = cos((lambda2 - lambda1));
	tmp = 0.0;
	if (phi2 <= 5.5e-5)
		tmp = R * acos((cos(phi1) * t_0));
	else
		tmp = R * acos((cos(phi2) * t_0));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[Cos[N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]}, If[LessEqual[phi2, 5.5e-5], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi2], $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if phi2 < 5.5000000000000002e-5

   1. Initial program 66.7%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 48.1%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 48.1%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   if 5.5000000000000002e-5 < phi2

   1. Initial program 84.9%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_2, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 50.3%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_2\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 50.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 48.7%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\phi_2 \leq 5.5 \cdot 10^{-5}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_2 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 20: 28.0% accurate, 2.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\\ \mathbf{if}\;t\_0 \leq 0.99999999999998:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} t\_0\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (cos (- lambda1 lambda2))))
   (if (<= t_0 0.99999999999998) (* R (acos t_0)) (* R (- lambda2 lambda1)))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = cos((lambda1 - lambda2));
	double tmp;
	if (t_0 <= 0.99999999999998) {
		tmp = R * acos(t_0);
	} else {
		tmp = R * (lambda2 - lambda1);
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: t_0
    real(8) :: tmp
    t_0 = cos((lambda1 - lambda2))
    if (t_0 <= 0.99999999999998d0) then
        tmp = r * acos(t_0)
    else
        tmp = r * (lambda2 - lambda1)
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double t_0 = Math.cos((lambda1 - lambda2));
	double tmp;
	if (t_0 <= 0.99999999999998) {
		tmp = R * Math.acos(t_0);
	} else {
		tmp = R * (lambda2 - lambda1);
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	t_0 = math.cos((lambda1 - lambda2))
	tmp = 0
	if t_0 <= 0.99999999999998:
		tmp = R * math.acos(t_0)
	else:
		tmp = R * (lambda2 - lambda1)
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = cos(Float64(lambda1 - lambda2))
	tmp = 0.0
	if (t_0 <= 0.99999999999998)
		tmp = Float64(R * acos(t_0));
	else
		tmp = Float64(R * Float64(lambda2 - lambda1));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	t_0 = cos((lambda1 - lambda2));
	tmp = 0.0;
	if (t_0 <= 0.99999999999998)
		tmp = R * acos(t_0);
	else
		tmp = R * (lambda2 - lambda1);
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := Block[{t$95$0 = N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]}, If[LessEqual[t$95$0, 0.99999999999998], N[(R * N[ArcCos[t$95$0], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (cos.f64 (-.f64 lambda1 lambda2)) < 0.99999999999998002

   1. Initial program 72.6%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 45.5%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 45.5%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 32.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 32.0%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]

   if 0.99999999999998002 < (cos.f64 (-.f64 lambda1 lambda2))

   1. Initial program 67.1%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 20.6%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 20.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 4.6%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 4.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]
   9. Step-by-step derivation

      1. acos-cos-s N/A

         \[\leadsto \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot R \]

      2. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \color{blue}{R}\right) \]

      3. acos-cos-s N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), R\right) \]

      4. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), R\right) \]

      5. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), R\right) \]

      6. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right), R\right) \]

      7. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right), R\right) \]

      8. acos-cos-s N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right), R\right) \]

      9. --lowering--.f64 16.3%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right), R\right) \]

   10. Applied egg-rr 16.3%

       \[\leadsto \color{blue}{\left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \cdot R} \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 28.8%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \leq 0.99999999999998:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 21: 37.7% accurate, 2.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 \leq -2.3 \cdot 10^{-7}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (if (<= lambda1 -2.3e-7)
   (* R (acos (* (cos phi1) (cos lambda1))))
   (* R (acos (* (cos phi1) (cos lambda2))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if (lambda1 <= -2.3e-7) {
		tmp = R * acos((cos(phi1) * cos(lambda1)));
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi1) * cos(lambda2)));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: tmp
    if (lambda1 <= (-2.3d-7)) then
        tmp = r * acos((cos(phi1) * cos(lambda1)))
    else
        tmp = r * acos((cos(phi1) * cos(lambda2)))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if (lambda1 <= -2.3e-7) {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi1) * Math.cos(lambda1)));
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi1) * Math.cos(lambda2)));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	tmp = 0
	if lambda1 <= -2.3e-7:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi1) * math.cos(lambda1)))
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi1) * math.cos(lambda2)))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0
	if (lambda1 <= -2.3e-7)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi1) * cos(lambda1))));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi1) * cos(lambda2))));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0;
	if (lambda1 <= -2.3e-7)
		tmp = R * acos((cos(phi1) * cos(lambda1)));
	else
		tmp = R * acos((cos(phi1) * cos(lambda2)));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := If[LessEqual[lambda1, -2.3e-7], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda1], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if lambda1 < -2.29999999999999995e-7

   1. Initial program 61.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 43.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 43.0%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_1\right)\right), R\right) \]

      2. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \lambda_1\right)\right), R\right) \]

      3. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \lambda_1\right)\right), R\right) \]

      4. cos-lowering-cos.f64 41.9%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 41.9%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_1\right)} \cdot R \]

   if -2.29999999999999995e-7 < lambda1

   1. Initial program 74.6%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 39.7%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 39.7%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in lambda1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \phi_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      2. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      3. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      4. cos-lowering-cos.f64 30.5%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 30.5%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_2\right)} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 33.2%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 \leq -2.3 \cdot 10^{-7}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 22: 35.2% accurate, 2.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_2 \leq 0.000245:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (if (<= lambda2 0.000245)
   (* R (acos (* (cos phi1) (cos lambda1))))
   (* R (acos (cos (- lambda1 lambda2))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if (lambda2 <= 0.000245) {
		tmp = R * acos((cos(phi1) * cos(lambda1)));
	} else {
		tmp = R * acos(cos((lambda1 - lambda2)));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: tmp
    if (lambda2 <= 0.000245d0) then
        tmp = r * acos((cos(phi1) * cos(lambda1)))
    else
        tmp = r * acos(cos((lambda1 - lambda2)))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if (lambda2 <= 0.000245) {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi1) * Math.cos(lambda1)));
	} else {
		tmp = R * Math.acos(Math.cos((lambda1 - lambda2)));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	tmp = 0
	if lambda2 <= 0.000245:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi1) * math.cos(lambda1)))
	else:
		tmp = R * math.acos(math.cos((lambda1 - lambda2)))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0
	if (lambda2 <= 0.000245)
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi1) * cos(lambda1))));
	else
		tmp = Float64(R * acos(cos(Float64(lambda1 - lambda2))));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0;
	if (lambda2 <= 0.000245)
		tmp = R * acos((cos(phi1) * cos(lambda1)));
	else
		tmp = R * acos(cos((lambda1 - lambda2)));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := If[LessEqual[lambda2, 0.000245], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[lambda1], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if lambda2 < 2.4499999999999999e-4

   1. Initial program 75.9%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 42.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 42.0%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_1\right)\right), R\right) \]

      2. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \lambda_1\right)\right), R\right) \]

      3. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \lambda_1\right)\right), R\right) \]

      4. cos-lowering-cos.f64 34.9%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 34.9%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_1\right)} \cdot R \]

   if 2.4499999999999999e-4 < lambda2

   1. Initial program 61.0%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 36.8%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 36.8%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 25.8%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 25.8%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 32.2%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_2 \leq 0.000245:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \lambda_1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 23: 43.4% accurate, 2.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (* R (acos (* (cos phi1) (cos (- lambda2 lambda1))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	return R * acos((cos(phi1) * cos((lambda2 - lambda1))));
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    code = r * acos((cos(phi1) * cos((lambda2 - lambda1))))
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	return R * Math.acos((Math.cos(phi1) * Math.cos((lambda2 - lambda1))));
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	return R * math.acos((math.cos(phi1) * math.cos((lambda2 - lambda1))))

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	return Float64(R * acos(Float64(cos(phi1) * cos(Float64(lambda2 - lambda1)))))
end

MATLAB

function tmp = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = R * acos((cos(phi1) * cos((lambda2 - lambda1))));
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[Cos[N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Initial program 71.5%

   \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
2. Add Preprocessing

3. Taylor expanded in phi2 around 0

   \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
4. Step-by-step derivation

   1. *-lowering-*.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   2. cos-lowering-cos.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   3. sub-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. remove-double-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. mul-1-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   6. distribute-neg-in N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. +-commutative N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   8. cos-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

   9. cos-lowering-cos.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   10. mul-1-neg N/A

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   11. unsub-neg N/A

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   12. --lowering--.f64 40.5%

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

5. Simplified 40.5%

   \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

6. Final simplification 40.5%

   \[\leadsto R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right) \]
7. Add Preprocessing

Alternative 24: 21.4% accurate, 2.6× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 - \lambda_2 \leq -2:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot -0.5\right) + \left(1 + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(-0.5 + \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right) \cdot 0.25\right)\right)\right)\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (if (<= (- lambda1 lambda2) -2.0)
   (* R (acos (cos (- lambda1 lambda2))))
   (*
    R
    (acos
     (*
      (cos phi1)
      (+
       (* lambda1 (* lambda1 -0.5))
       (+
        1.0
        (*
         lambda2
         (+ lambda1 (* lambda2 (+ -0.5 (* (* lambda1 lambda1) 0.25))))))))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if ((lambda1 - lambda2) <= -2.0) {
		tmp = R * acos(cos((lambda1 - lambda2)));
	} else {
		tmp = R * acos((cos(phi1) * ((lambda1 * (lambda1 * -0.5)) + (1.0 + (lambda2 * (lambda1 + (lambda2 * (-0.5 + ((lambda1 * lambda1) * 0.25)))))))));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: tmp
    if ((lambda1 - lambda2) <= (-2.0d0)) then
        tmp = r * acos(cos((lambda1 - lambda2)))
    else
        tmp = r * acos((cos(phi1) * ((lambda1 * (lambda1 * (-0.5d0))) + (1.0d0 + (lambda2 * (lambda1 + (lambda2 * ((-0.5d0) + ((lambda1 * lambda1) * 0.25d0)))))))))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if ((lambda1 - lambda2) <= -2.0) {
		tmp = R * Math.acos(Math.cos((lambda1 - lambda2)));
	} else {
		tmp = R * Math.acos((Math.cos(phi1) * ((lambda1 * (lambda1 * -0.5)) + (1.0 + (lambda2 * (lambda1 + (lambda2 * (-0.5 + ((lambda1 * lambda1) * 0.25)))))))));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	tmp = 0
	if (lambda1 - lambda2) <= -2.0:
		tmp = R * math.acos(math.cos((lambda1 - lambda2)))
	else:
		tmp = R * math.acos((math.cos(phi1) * ((lambda1 * (lambda1 * -0.5)) + (1.0 + (lambda2 * (lambda1 + (lambda2 * (-0.5 + ((lambda1 * lambda1) * 0.25)))))))))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0
	if (Float64(lambda1 - lambda2) <= -2.0)
		tmp = Float64(R * acos(cos(Float64(lambda1 - lambda2))));
	else
		tmp = Float64(R * acos(Float64(cos(phi1) * Float64(Float64(lambda1 * Float64(lambda1 * -0.5)) + Float64(1.0 + Float64(lambda2 * Float64(lambda1 + Float64(lambda2 * Float64(-0.5 + Float64(Float64(lambda1 * lambda1) * 0.25))))))))));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0;
	if ((lambda1 - lambda2) <= -2.0)
		tmp = R * acos(cos((lambda1 - lambda2)));
	else
		tmp = R * acos((cos(phi1) * ((lambda1 * (lambda1 * -0.5)) + (1.0 + (lambda2 * (lambda1 + (lambda2 * (-0.5 + ((lambda1 * lambda1) * 0.25)))))))));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := If[LessEqual[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision], -2.0], N[(R * N[ArcCos[N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[(N[Cos[phi1], $MachinePrecision] * N[(N[(lambda1 * N[(lambda1 * -0.5), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(1.0 + N[(lambda2 * N[(lambda1 + N[(lambda2 * N[(-0.5 + N[(N[(lambda1 * lambda1), $MachinePrecision] * 0.25), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (-.f64 lambda1 lambda2) < -2

   1. Initial program 71.9%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 44.3%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 44.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 32.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 32.0%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]

   if -2 < (-.f64 lambda1 lambda2)

   1. Initial program 71.2%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 37.9%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 37.9%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in lambda1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \color{blue}{\left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right) - -1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)}\right)\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) - -1 \cdot \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) - \left(\mathsf{neg}\left(\sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sin-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-lowering-+.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\cos \lambda_2, \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right) - \sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. fmm-def N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2}, \lambda_1 \cdot \cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right), \mathsf{neg}\left(\sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2}, \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2, \mathsf{neg}\left(\sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. fma-undefine N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\sin \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sin-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. remove-double-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right) + \sin \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. +-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \left(\lambda_1 \cdot \left(\sin \lambda_2 + \frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right), \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\sin \lambda_2 + \frac{-1}{2} \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 19.8%

      \[\leadsto \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \color{blue}{\left(\cos \lambda_2 + \lambda_1 \cdot \left(\sin \lambda_2 + -0.5 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \cos \lambda_2\right)\right)\right)}\right) \cdot R \]

   9. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \color{blue}{\left(1 + \left(\frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2} + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)}\right)\right), R\right) \]
   10. Step-by-step derivation

       1. associate-+r+ N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(1 + \frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2}\right) + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       2. +-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\left(\frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2} + 1\right) + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       3. associate-+l+ N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \left(\frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2} + \left(1 + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       4. +-lowering-+.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\frac{-1}{2} \cdot {\lambda_1}^{2}\right), \left(1 + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       5. *-commutative N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\left({\lambda_1}^{2} \cdot \frac{-1}{2}\right), \left(1 + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       6. unpow2 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right) \cdot \frac{-1}{2}\right), \left(1 + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       7. associate-*l* N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \frac{-1}{2}\right)\right), \left(1 + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       8. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \left(\lambda_1 \cdot \frac{-1}{2}\right)\right), \left(1 + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       9. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \left(1 + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       10. +-lowering-+.f64 N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \left(\lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       11. *-lowering-*.f64 N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       12. +-lowering-+.f64 N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\lambda_1, \left(\lambda_2 \cdot \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       13. *-lowering-*.f64 N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} - \frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       14. sub-neg N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       15. metadata-eval N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2} + \frac{-1}{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       16. +-commutative N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \left(\frac{-1}{2} + \frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       17. +-lowering-+.f64 N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\frac{-1}{2}, \left(\frac{1}{4} \cdot {\lambda_1}^{2}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       18. *-commutative N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\frac{-1}{2}, \left({\lambda_1}^{2} \cdot \frac{1}{4}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       19. *-lowering-*.f64 N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\frac{-1}{2}, \mathsf{*.f64}\left(\left({\lambda_1}^{2}\right), \frac{1}{4}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       20. unpow2 N/A

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\frac{-1}{2}, \mathsf{*.f64}\left(\left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right), \frac{1}{4}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

       21. *-lowering-*.f64 8.1%

           \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{+.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \frac{-1}{2}\right)\right), \mathsf{+.f64}\left(1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\lambda_1, \mathsf{*.f64}\left(\lambda_2, \mathsf{+.f64}\left(\frac{-1}{2}, \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \lambda_1\right), \frac{1}{4}\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   11. Simplified 8.1%

       \[\leadsto \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \color{blue}{\left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot -0.5\right) + \left(1 + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(-0.5 + \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right) \cdot 0.25\right)\right)\right)\right)}\right) \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 17.8%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 - \lambda_2 \leq -2:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \left(\cos \phi_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot \left(\lambda_1 \cdot -0.5\right) + \left(1 + \lambda_2 \cdot \left(\lambda_1 + \lambda_2 \cdot \left(-0.5 + \left(\lambda_1 \cdot \lambda_1\right) \cdot 0.25\right)\right)\right)\right)\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 25: 24.7% accurate, 2.9× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 - \lambda_2 \leq -5 \cdot 10^{+37}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left|\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \mathsf{rem} \left(2 \cdot \pi\right)\right)\right|\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (if (<= (- lambda1 lambda2) -5e+37)
   (* R (acos (cos (- lambda1 lambda2))))
   (* R (fabs (remainder (- lambda2 lambda1) (* 2.0 PI))))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if ((lambda1 - lambda2) <= -5e+37) {
		tmp = R * acos(cos((lambda1 - lambda2)));
	} else {
		tmp = R * fabs(remainder((lambda2 - lambda1), (2.0 * ((double) M_PI))));
	}
	return tmp;
}

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if ((lambda1 - lambda2) <= -5e+37) {
		tmp = R * Math.acos(Math.cos((lambda1 - lambda2)));
	} else {
		tmp = R * Math.abs(Math.IEEEremainder((lambda2 - lambda1), (2.0 * Math.PI)));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	tmp = 0
	if (lambda1 - lambda2) <= -5e+37:
		tmp = R * math.acos(math.cos((lambda1 - lambda2)))
	else:
		tmp = R * math.fabs(math.remainder((lambda2 - lambda1), (2.0 * math.pi)))
	return tmp

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := If[LessEqual[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision], -5e+37], N[(R * N[ArcCos[N[Cos[N[(lambda1 - lambda2), $MachinePrecision]], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[Abs[N[With[{TMP1 = N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision], TMP2 = N[(2.0 * Pi), $MachinePrecision]}, TMP1 - Round[TMP1 / TMP2] * TMP2], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (-.f64 lambda1 lambda2) < -4.99999999999999989e37

   1. Initial program 71.4%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 44.2%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 44.2%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 32.8%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 32.8%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]

   if -4.99999999999999989e37 < (-.f64 lambda1 lambda2)

   1. Initial program 71.6%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 38.2%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 38.2%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 22.6%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 22.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]
   9. Step-by-step derivation

      1. acos-cos N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\left|\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \mathsf{rem} \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right|\right), R\right) \]

      2. fabs-lowering-fabs.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \mathsf{rem} \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. remainder-lowering-remainder.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. acos-cos-s N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\cos^{-1} \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. acos-cos-s N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right), \left(2 \cdot \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. *-lowering-*.f64 N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(2, \mathsf{PI}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. PI-lowering-PI.f64 20.2%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{fabs.f64}\left(\mathsf{remainder.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right), \mathsf{*.f64}\left(2, \mathsf{PI.f64}\left(\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   10. Applied egg-rr 20.2%

       \[\leadsto \color{blue}{\left|\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \mathsf{rem} \left(2 \cdot \pi\right)\right)\right|} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 25.0%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 - \lambda_2 \leq -5 \cdot 10^{+37}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left|\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \mathsf{rem} \left(2 \cdot \pi\right)\right)\right|\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 26: 22.2% accurate, 2.9× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 \leq -9.2 \cdot 10^{-8}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \lambda_1\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \lambda_2\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (if (<= lambda1 -9.2e-8)
   (* R (acos (cos lambda1)))
   (* R (acos (cos lambda2)))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if (lambda1 <= -9.2e-8) {
		tmp = R * acos(cos(lambda1));
	} else {
		tmp = R * acos(cos(lambda2));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: tmp
    if (lambda1 <= (-9.2d-8)) then
        tmp = r * acos(cos(lambda1))
    else
        tmp = r * acos(cos(lambda2))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if (lambda1 <= -9.2e-8) {
		tmp = R * Math.acos(Math.cos(lambda1));
	} else {
		tmp = R * Math.acos(Math.cos(lambda2));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	tmp = 0
	if lambda1 <= -9.2e-8:
		tmp = R * math.acos(math.cos(lambda1))
	else:
		tmp = R * math.acos(math.cos(lambda2))
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0
	if (lambda1 <= -9.2e-8)
		tmp = Float64(R * acos(cos(lambda1)));
	else
		tmp = Float64(R * acos(cos(lambda2)));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0;
	if (lambda1 <= -9.2e-8)
		tmp = R * acos(cos(lambda1));
	else
		tmp = R * acos(cos(lambda2));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := If[LessEqual[lambda1, -9.2e-8], N[(R * N[ArcCos[N[Cos[lambda1], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[ArcCos[N[Cos[lambda2], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if lambda1 < -9.2000000000000003e-8

   1. Initial program 61.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 43.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 43.0%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 34.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 34.0%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]

   9. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \lambda_1}\right), R\right) \]
   10. Step-by-step derivation

       1. cos-lowering-cos.f64 33.0%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right)\right), R\right) \]

   11. Simplified 33.0%

       \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \lambda_1} \cdot R \]

   if -9.2000000000000003e-8 < lambda1

   1. Initial program 74.6%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 39.7%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 39.7%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 24.2%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 24.2%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]

   9. Taylor expanded in lambda1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   10. Step-by-step derivation

       1. cos-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \lambda_2\right), R\right) \]

       2. cos-lowering-cos.f64 17.6%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_2\right)\right), R\right) \]

   11. Simplified 17.6%

       \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \lambda_2} \cdot R \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 21.3%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 \leq -9.2 \cdot 10^{-8}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \lambda_1\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \lambda_2\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 27: 12.1% accurate, 2.9× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 \leq -1.12 \cdot 10^{-8}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \lambda_1\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (if (<= lambda1 -1.12e-8)
   (* R (acos (cos lambda1)))
   (* R (- lambda2 lambda1))))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if (lambda1 <= -1.12e-8) {
		tmp = R * acos(cos(lambda1));
	} else {
		tmp = R * (lambda2 - lambda1);
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    real(8) :: tmp
    if (lambda1 <= (-1.12d-8)) then
        tmp = r * acos(cos(lambda1))
    else
        tmp = r * (lambda2 - lambda1)
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	double tmp;
	if (lambda1 <= -1.12e-8) {
		tmp = R * Math.acos(Math.cos(lambda1));
	} else {
		tmp = R * (lambda2 - lambda1);
	}
	return tmp;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	tmp = 0
	if lambda1 <= -1.12e-8:
		tmp = R * math.acos(math.cos(lambda1))
	else:
		tmp = R * (lambda2 - lambda1)
	return tmp

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0
	if (lambda1 <= -1.12e-8)
		tmp = Float64(R * acos(cos(lambda1)));
	else
		tmp = Float64(R * Float64(lambda2 - lambda1));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = 0.0;
	if (lambda1 <= -1.12e-8)
		tmp = R * acos(cos(lambda1));
	else
		tmp = R * (lambda2 - lambda1);
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := If[LessEqual[lambda1, -1.12e-8], N[(R * N[ArcCos[N[Cos[lambda1], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(R * N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if lambda1 < -1.11999999999999994e-8

   1. Initial program 61.5%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 43.3%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 43.3%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 33.7%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 33.7%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]

   9. Taylor expanded in lambda2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \lambda_1}\right), R\right) \]
   10. Step-by-step derivation

       1. cos-lowering-cos.f64 32.7%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\lambda_1\right)\right), R\right) \]

   11. Simplified 32.7%

       \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \lambda_1} \cdot R \]

   if -1.11999999999999994e-8 < lambda1

   1. Initial program 74.7%

      \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in phi2 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      2. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      7. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      8. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

      9. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      10. mul-1-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      11. unsub-neg N/A

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      12. --lowering--.f64 39.6%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. Simplified 39.6%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

   6. Taylor expanded in phi1 around 0

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      2. remove-double-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      3. distribute-neg-in N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      4. +-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      5. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      6. cos-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

      7. cos-lowering-cos.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      8. neg-mul-1 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

      9. sub-neg N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

      10. --lowering--.f64 24.2%

          \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. Simplified 24.2%

      \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]
   9. Step-by-step derivation

      1. acos-cos-s N/A

         \[\leadsto \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot R \]

      2. *-lowering-*.f64 N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \color{blue}{R}\right) \]

      3. acos-cos-s N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), R\right) \]

      4. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), R\right) \]

      5. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), R\right) \]

      6. *-commutative N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right), R\right) \]

      7. cos-diff N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right), R\right) \]

      8. acos-cos-s N/A

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right), R\right) \]

      9. --lowering--.f64 6.8%

         \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right), R\right) \]

   10. Applied egg-rr 6.8%

       \[\leadsto \color{blue}{\left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \cdot R} \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 13.0%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\lambda_1 \leq -1.12 \cdot 10^{-8}:\\ \;\;\;\;R \cdot \cos^{-1} \cos \lambda_1\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;R \cdot \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 28: 5.8% accurate, 122.6× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ R \cdot \left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
 :precision binary64
 (* R (- lambda2 lambda1)))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	return R * (lambda2 - lambda1);
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    code = r * (lambda2 - lambda1)
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	return R * (lambda2 - lambda1);
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	return R * (lambda2 - lambda1)

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	return Float64(R * Float64(lambda2 - lambda1))
end

MATLAB

function tmp = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = R * (lambda2 - lambda1);
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := N[(R * N[(lambda2 - lambda1), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Initial program 71.5%

   \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
2. Add Preprocessing

3. Taylor expanded in phi2 around 0

   \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
4. Step-by-step derivation

   1. *-lowering-*.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   2. cos-lowering-cos.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   3. sub-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. remove-double-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. mul-1-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   6. distribute-neg-in N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. +-commutative N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   8. cos-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

   9. cos-lowering-cos.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   10. mul-1-neg N/A

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   11. unsub-neg N/A

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   12. --lowering--.f64 40.5%

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

5. Simplified 40.5%

   \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

6. Taylor expanded in phi1 around 0

   \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
7. Step-by-step derivation

   1. sub-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   2. remove-double-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   3. distribute-neg-in N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. +-commutative N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. neg-mul-1 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   6. cos-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

   7. cos-lowering-cos.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. neg-mul-1 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   9. sub-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   10. --lowering--.f64 26.5%

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

8. Simplified 26.5%

   \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]
9. Step-by-step derivation

   1. acos-cos-s N/A

      \[\leadsto \left(\lambda_1 - \lambda_2\right) \cdot R \]

   2. *-lowering-*.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right), \color{blue}{R}\right) \]

   3. acos-cos-s N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right), R\right) \]

   4. cos-diff N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_1 \cdot \cos \lambda_2 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), R\right) \]

   5. *-commutative N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_1 \cdot \sin \lambda_2\right), R\right) \]

   6. *-commutative N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \left(\cos \lambda_2 \cdot \cos \lambda_1 + \sin \lambda_2 \cdot \sin \lambda_1\right), R\right) \]

   7. cos-diff N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\cos^{-1} \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right), R\right) \]

   8. acos-cos-s N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right), R\right) \]

   9. --lowering--.f64 6.3%

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right), R\right) \]

10. Applied egg-rr 6.3%

    \[\leadsto \color{blue}{\left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \cdot R} \]

11. Final simplification 6.3%

    \[\leadsto R \cdot \left(\lambda_2 - \lambda_1\right) \]
12. Add Preprocessing

Alternative 29: 5.2% accurate, 204.3× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \lambda_1 \cdot R \end{array} \]

FPCore

(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2) :precision binary64 (* lambda1 R))

C

double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	return lambda1 * R;
}

Fortran

real(8) function code(r, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
    real(8), intent (in) :: r
    real(8), intent (in) :: lambda1
    real(8), intent (in) :: lambda2
    real(8), intent (in) :: phi1
    real(8), intent (in) :: phi2
    code = lambda1 * r
end function

Java

public static double code(double R, double lambda1, double lambda2, double phi1, double phi2) {
	return lambda1 * R;
}

Python

def code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2):
	return lambda1 * R

Julia

function code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	return Float64(lambda1 * R)
end

MATLAB

function tmp = code(R, lambda1, lambda2, phi1, phi2)
	tmp = lambda1 * R;
end

Wolfram

code[R_, lambda1_, lambda2_, phi1_, phi2_] := N[(lambda1 * R), $MachinePrecision]

Derivation

1. Initial program 71.5%

   \[\cos^{-1} \left(\sin \phi_1 \cdot \sin \phi_2 + \left(\cos \phi_1 \cdot \cos \phi_2\right) \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right) \cdot R \]
2. Add Preprocessing

3. Taylor expanded in phi2 around 0

   \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)}\right), R\right) \]
4. Step-by-step derivation

   1. *-lowering-*.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\cos \phi_1, \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   2. cos-lowering-cos.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   3. sub-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. remove-double-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. mul-1-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \lambda_1\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   6. distribute-neg-in N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(-1 \cdot \lambda_1 + \lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   7. +-commutative N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   8. cos-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \cos \left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right), R\right) \]

   9. cos-lowering-cos.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + -1 \cdot \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   10. mul-1-neg N/A

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   11. unsub-neg N/A

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   12. --lowering--.f64 40.5%

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{*.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\phi_1\right), \mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_2, \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

5. Simplified 40.5%

   \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\left(\cos \phi_1 \cdot \cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)\right)} \cdot R \]

6. Taylor expanded in phi1 around 0

   \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\color{blue}{\cos \left(\lambda_2 - \lambda_1\right)}\right), R\right) \]
7. Step-by-step derivation

   1. sub-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_2 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   2. remove-double-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\left(\mathsf{neg}\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   3. distribute-neg-in N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right) + \lambda_1\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   4. +-commutative N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   5. neg-mul-1 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\mathsf{neg}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   6. cos-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\cos \left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right), R\right) \]

   7. cos-lowering-cos.f64 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + -1 \cdot \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   8. neg-mul-1 N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 + \left(\mathsf{neg}\left(\lambda_2\right)\right)\right)\right)\right), R\right) \]

   9. sub-neg N/A

      \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\left(\lambda_1 - \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

   10. --lowering--.f64 26.5%

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\mathsf{acos.f64}\left(\mathsf{cos.f64}\left(\mathsf{\_.f64}\left(\lambda_1, \lambda_2\right)\right)\right), R\right) \]

8. Simplified 26.5%

   \[\leadsto \cos^{-1} \color{blue}{\cos \left(\lambda_1 - \lambda_2\right)} \cdot R \]

9. Taylor expanded in lambda1 around inf

   \[\leadsto \color{blue}{R \cdot \lambda_1} \]
10. Step-by-step derivation

    1. *-commutative N/A

       \[\leadsto \lambda_1 \cdot \color{blue}{R} \]

    2. *-lowering-*.f64 4.1%

       \[\leadsto \mathsf{*.f64}\left(\lambda_1, \color{blue}{R}\right) \]

11. Simplified 4.1%

    \[\leadsto \color{blue}{\lambda_1 \cdot R} \]
12. Add Preprocessing

Reproduce

herbie shell --seed 2024161 
(FPCore (R lambda1 lambda2 phi1 phi2)
  :name "Spherical law of cosines"
  :precision binary64
  (* (acos (+ (* (sin phi1) (sin phi2)) (* (* (cos phi1) (cos phi2)) (cos (- lambda1 lambda2))))) R))