Kahan's exp quotient

Percentage Accurate: 52.6% → 100.0%
Time: 9.9s
Alternatives: 16
Speedup: 8.8×

Specification

?
\[\begin{array}{l} \\ \frac{e^{x} - 1}{x} \end{array} \]
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (- (exp x) 1.0) x))
double code(double x) {
	return (exp(x) - 1.0) / x;
}
real(8) function code(x)
    real(8), intent (in) :: x
    code = (exp(x) - 1.0d0) / x
end function
public static double code(double x) {
	return (Math.exp(x) - 1.0) / x;
}
def code(x):
	return (math.exp(x) - 1.0) / x
function code(x)
	return Float64(Float64(exp(x) - 1.0) / x)
end
function tmp = code(x)
	tmp = (exp(x) - 1.0) / x;
end
code[x_] := N[(N[(N[Exp[x], $MachinePrecision] - 1.0), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
\frac{e^{x} - 1}{x}
\end{array}

Sampling outcomes in binary64 precision:

Local Percentage Accuracy vs ?

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

Accuracy vs Speed?

Herbie found 16 alternatives:

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

Initial Program: 52.6% accurate, 1.0× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \frac{e^{x} - 1}{x} \end{array} \]
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (- (exp x) 1.0) x))
double code(double x) {
	return (exp(x) - 1.0) / x;
}
real(8) function code(x)
    real(8), intent (in) :: x
    code = (exp(x) - 1.0d0) / x
end function
public static double code(double x) {
	return (Math.exp(x) - 1.0) / x;
}
def code(x):
	return (math.exp(x) - 1.0) / x
function code(x)
	return Float64(Float64(exp(x) - 1.0) / x)
end
function tmp = code(x)
	tmp = (exp(x) - 1.0) / x;
end
code[x_] := N[(N[(N[Exp[x], $MachinePrecision] - 1.0), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
\frac{e^{x} - 1}{x}
\end{array}

Alternative 1: 100.0% accurate, 1.0× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \frac{\mathsf{expm1}\left(x\right)}{x} \end{array} \]
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (expm1 x) x))
double code(double x) {
	return expm1(x) / x;
}
public static double code(double x) {
	return Math.expm1(x) / x;
}
def code(x):
	return math.expm1(x) / x
function code(x)
	return Float64(expm1(x) / x)
end
code[x_] := N[(N[(Exp[x] - 1), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
\frac{\mathsf{expm1}\left(x\right)}{x}
\end{array}
Derivation
  1. Initial program 57.6%

    \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
  2. Add Preprocessing
  3. Step-by-step derivation
    1. lower-expm1.f64100.0

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{expm1}\left(x\right)}}{x} \]
  4. Applied rewrites100.0%

    \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{expm1}\left(x\right)}}{x} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 2: 67.4% accurate, 0.8× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right)\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (if (<= (/ (+ -1.0 (exp x)) x) 2.0)
   (fma x (fma x 0.16666666666666666 0.5) 1.0)
   (* x (fma x (fma x 0.041666666666666664 0.16666666666666666) 0.5))))
double code(double x) {
	double tmp;
	if (((-1.0 + exp(x)) / x) <= 2.0) {
		tmp = fma(x, fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), 1.0);
	} else {
		tmp = x * fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), 0.5);
	}
	return tmp;
}
function code(x)
	tmp = 0.0
	if (Float64(Float64(-1.0 + exp(x)) / x) <= 2.0)
		tmp = fma(x, fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), 1.0);
	else
		tmp = Float64(x * fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), 0.5));
	end
	return tmp
end
code[x_] := If[LessEqual[N[(N[(-1.0 + N[Exp[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision], 2.0], N[(x * N[(x * 0.16666666666666666 + 0.5), $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision], N[(x * N[(x * N[(x * 0.041666666666666664 + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right)\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if (/.f64 (-.f64 (exp.f64 x) #s(literal 1 binary64)) x) < 2

    1. Initial program 42.0%

      \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
    2. Add Preprocessing
    3. Taylor expanded in x around 0

      \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
    4. Step-by-step derivation
      1. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right) + 1} \]
      2. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x, 1\right)} \]
      3. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot x + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
      4. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{6}} + \frac{1}{2}, 1\right) \]
      5. lower-fma.f6463.4

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)}, 1\right) \]
    5. Applied rewrites63.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)} \]

    if 2 < (/.f64 (-.f64 (exp.f64 x) #s(literal 1 binary64)) x)

    1. Initial program 100.0%

      \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
    2. Add Preprocessing
    3. Taylor expanded in x around 0

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right)}}{x} \]
    4. Step-by-step derivation
      1. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1\right)}}{x} \]
      2. distribute-lft-inN/A

        \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + x \cdot 1}}{x} \]
      3. *-rgt-identityN/A

        \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + \color{blue}{x}}{x} \]
      4. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right), x\right)}}{x} \]
      5. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)}, x\right)}{x} \]
      6. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
      7. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
      8. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
      9. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
      10. lower-fma.f6476.6

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), x\right)}{x} \]
    5. Applied rewrites76.6%

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x\right)}}{x} \]
    6. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{3} \cdot \left(\frac{1}{24} + \left(\frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right)} \]
    7. Step-by-step derivation
      1. cube-multN/A

        \[\leadsto \color{blue}{\left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)} \cdot \left(\frac{1}{24} + \left(\frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) \]
      2. unpow2N/A

        \[\leadsto \left(x \cdot \color{blue}{{x}^{2}}\right) \cdot \left(\frac{1}{24} + \left(\frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) \]
      3. associate-*l*N/A

        \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left({x}^{2} \cdot \left(\frac{1}{24} + \left(\frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right)\right)} \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left({x}^{2} \cdot \left(\frac{1}{24} + \left(\frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right)\right)} \]
      5. +-commutativeN/A

        \[\leadsto x \cdot \left({x}^{2} \cdot \left(\frac{1}{24} + \color{blue}{\left(\frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x} + \frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}}\right)}\right)\right) \]
      6. associate-+r+N/A

        \[\leadsto x \cdot \left({x}^{2} \cdot \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right) + \frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}}\right)}\right) \]
      7. distribute-lft-inN/A

        \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\left({x}^{2} \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right) + {x}^{2} \cdot \frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}}\right)} \]
      8. unpow2N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(\color{blue}{\left(x \cdot x\right)} \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right) + {x}^{2} \cdot \frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}}\right) \]
      9. associate-*l*N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(\color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right)} + {x}^{2} \cdot \frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}}\right) \]
      10. unpow2N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) + \color{blue}{\left(x \cdot x\right)} \cdot \frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}}\right) \]
      11. associate-*l*N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) + \color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \frac{\frac{1}{2}}{{x}^{2}}\right)}\right) \]
      12. associate-*r/N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) + x \cdot \color{blue}{\frac{x \cdot \frac{1}{2}}{{x}^{2}}}\right) \]
      13. *-commutativeN/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) + x \cdot \frac{\color{blue}{\frac{1}{2} \cdot x}}{{x}^{2}}\right) \]
      14. associate-*r/N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) + x \cdot \color{blue}{\left(\frac{1}{2} \cdot \frac{x}{{x}^{2}}\right)}\right) \]
      15. unpow2N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) + x \cdot \left(\frac{1}{2} \cdot \frac{x}{\color{blue}{x \cdot x}}\right)\right) \]
      16. associate-/r*N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) + x \cdot \left(\frac{1}{2} \cdot \color{blue}{\frac{\frac{x}{x}}{x}}\right)\right) \]
      17. *-rgt-identityN/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) + x \cdot \left(\frac{1}{2} \cdot \frac{\frac{\color{blue}{x \cdot 1}}{x}}{x}\right)\right) \]
      18. associate-*r/N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) + x \cdot \left(\frac{1}{2} \cdot \frac{\color{blue}{x \cdot \frac{1}{x}}}{x}\right)\right) \]
      19. rgt-mult-inverseN/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) + x \cdot \left(\frac{1}{2} \cdot \frac{\color{blue}{1}}{x}\right)\right) \]
    8. Applied rewrites73.9%

      \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right)} \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Final simplification66.3%

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right)\\ \end{array} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 3: 67.4% accurate, 0.8× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (if (<= (/ (+ -1.0 (exp x)) x) 2.0)
   (fma x (fma x 0.16666666666666666 0.5) 1.0)
   (* x (* x (fma x 0.041666666666666664 0.16666666666666666)))))
double code(double x) {
	double tmp;
	if (((-1.0 + exp(x)) / x) <= 2.0) {
		tmp = fma(x, fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), 1.0);
	} else {
		tmp = x * (x * fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666));
	}
	return tmp;
}
function code(x)
	tmp = 0.0
	if (Float64(Float64(-1.0 + exp(x)) / x) <= 2.0)
		tmp = fma(x, fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), 1.0);
	else
		tmp = Float64(x * Float64(x * fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666)));
	end
	return tmp
end
code[x_] := If[LessEqual[N[(N[(-1.0 + N[Exp[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision], 2.0], N[(x * N[(x * 0.16666666666666666 + 0.5), $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision], N[(x * N[(x * N[(x * 0.041666666666666664 + 0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;x \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)\right)\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if (/.f64 (-.f64 (exp.f64 x) #s(literal 1 binary64)) x) < 2

    1. Initial program 42.0%

      \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
    2. Add Preprocessing
    3. Taylor expanded in x around 0

      \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
    4. Step-by-step derivation
      1. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right) + 1} \]
      2. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x, 1\right)} \]
      3. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot x + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
      4. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{6}} + \frac{1}{2}, 1\right) \]
      5. lower-fma.f6463.4

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)}, 1\right) \]
    5. Applied rewrites63.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)} \]

    if 2 < (/.f64 (-.f64 (exp.f64 x) #s(literal 1 binary64)) x)

    1. Initial program 100.0%

      \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
    2. Add Preprocessing
    3. Taylor expanded in x around 0

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right)}}{x} \]
    4. Step-by-step derivation
      1. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1\right)}}{x} \]
      2. distribute-lft-inN/A

        \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + x \cdot 1}}{x} \]
      3. *-rgt-identityN/A

        \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + \color{blue}{x}}{x} \]
      4. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right), x\right)}}{x} \]
      5. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)}, x\right)}{x} \]
      6. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
      7. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
      8. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
      9. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
      10. lower-fma.f6476.6

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), x\right)}{x} \]
    5. Applied rewrites76.6%

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x\right)}}{x} \]
    6. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{3} \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)} \]
    7. Step-by-step derivation
      1. cube-multN/A

        \[\leadsto \color{blue}{\left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)} \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right) \]
      2. unpow2N/A

        \[\leadsto \left(x \cdot \color{blue}{{x}^{2}}\right) \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right) \]
      3. associate-*l*N/A

        \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left({x}^{2} \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right)} \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left({x}^{2} \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right)} \]
      5. unpow2N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(\color{blue}{\left(x \cdot x\right)} \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right) \]
      6. associate-*l*N/A

        \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right)\right)} \]
      7. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right)\right)\right)} \]
      8. distribute-rgt-inN/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\left(\frac{1}{24} \cdot x + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right) \cdot x\right)}\right) \]
      9. *-commutativeN/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(\color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{1}{x}\right) \cdot x\right)\right) \]
      10. associate-*l*N/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \frac{1}{24} + \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot \left(\frac{1}{x} \cdot x\right)}\right)\right) \]
      11. lft-mult-inverseN/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \frac{1}{24} + \frac{1}{6} \cdot \color{blue}{1}\right)\right) \]
      12. metadata-evalN/A

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \frac{1}{24} + \color{blue}{\frac{1}{6}}\right)\right) \]
      13. lower-fma.f6473.9

        \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}\right) \]
    8. Applied rewrites73.9%

      \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)\right)} \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Final simplification66.3%

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)\right)\\ \end{array} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 4: 67.4% accurate, 0.8× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (if (<= (/ (+ -1.0 (exp x)) x) 2.0)
   (fma x (fma x 0.16666666666666666 0.5) 1.0)
   (* 0.041666666666666664 (* x (* x x)))))
double code(double x) {
	double tmp;
	if (((-1.0 + exp(x)) / x) <= 2.0) {
		tmp = fma(x, fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), 1.0);
	} else {
		tmp = 0.041666666666666664 * (x * (x * x));
	}
	return tmp;
}
function code(x)
	tmp = 0.0
	if (Float64(Float64(-1.0 + exp(x)) / x) <= 2.0)
		tmp = fma(x, fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), 1.0);
	else
		tmp = Float64(0.041666666666666664 * Float64(x * Float64(x * x)));
	end
	return tmp
end
code[x_] := If[LessEqual[N[(N[(-1.0 + N[Exp[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision], 2.0], N[(x * N[(x * 0.16666666666666666 + 0.5), $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision], N[(0.041666666666666664 * N[(x * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if (/.f64 (-.f64 (exp.f64 x) #s(literal 1 binary64)) x) < 2

    1. Initial program 42.0%

      \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
    2. Add Preprocessing
    3. Taylor expanded in x around 0

      \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
    4. Step-by-step derivation
      1. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right) + 1} \]
      2. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x, 1\right)} \]
      3. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot x + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
      4. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{6}} + \frac{1}{2}, 1\right) \]
      5. lower-fma.f6463.4

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)}, 1\right) \]
    5. Applied rewrites63.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)} \]

    if 2 < (/.f64 (-.f64 (exp.f64 x) #s(literal 1 binary64)) x)

    1. Initial program 100.0%

      \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
    2. Add Preprocessing
    3. Taylor expanded in x around 0

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right)}}{x} \]
    4. Step-by-step derivation
      1. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1\right)}}{x} \]
      2. distribute-lft-inN/A

        \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + x \cdot 1}}{x} \]
      3. *-rgt-identityN/A

        \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + \color{blue}{x}}{x} \]
      4. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right), x\right)}}{x} \]
      5. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)}, x\right)}{x} \]
      6. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
      7. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
      8. +-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
      9. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
      10. lower-fma.f6476.6

        \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), x\right)}{x} \]
    5. Applied rewrites76.6%

      \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x\right)}}{x} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. lift-fma.f64N/A

        \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)} + \frac{1}{2}\right)\right) + x}{x} \]
      2. lift-fma.f64N/A

        \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)}\right) + x}{x} \]
      3. lift-*.f64N/A

        \[\leadsto \frac{x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)\right)} + x}{x} \]
      4. lift-fma.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right), x\right)}}{x} \]
      5. div-invN/A

        \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right), x\right) \cdot \frac{1}{x}} \]
      6. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right), x\right) \cdot \frac{1}{x}} \]
      7. lift-fma.f64N/A

        \[\leadsto \color{blue}{\left(x \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)\right) + x\right)} \cdot \frac{1}{x} \]
      8. lift-*.f64N/A

        \[\leadsto \left(x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)\right)} + x\right) \cdot \frac{1}{x} \]
      9. associate-*r*N/A

        \[\leadsto \left(\color{blue}{\left(x \cdot x\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)} + x\right) \cdot \frac{1}{x} \]
      10. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right) \cdot \left(x \cdot x\right)} + x\right) \cdot \frac{1}{x} \]
      11. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right), x \cdot x, x\right)} \cdot \frac{1}{x} \]
      12. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right), \color{blue}{x \cdot x}, x\right) \cdot \frac{1}{x} \]
      13. lower-/.f6476.6

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x \cdot x, x\right) \cdot \color{blue}{\frac{1}{x}} \]
    7. Applied rewrites76.6%

      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x \cdot x, x\right) \cdot \frac{1}{x}} \]
    8. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot {x}^{3}} \]
    9. Step-by-step derivation
      1. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot {x}^{3}} \]
      2. cube-multN/A

        \[\leadsto \frac{1}{24} \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)} \]
      3. unpow2N/A

        \[\leadsto \frac{1}{24} \cdot \left(x \cdot \color{blue}{{x}^{2}}\right) \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \frac{1}{24} \cdot \color{blue}{\left(x \cdot {x}^{2}\right)} \]
      5. unpow2N/A

        \[\leadsto \frac{1}{24} \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)}\right) \]
      6. lower-*.f6473.9

        \[\leadsto 0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)}\right) \]
    10. Applied rewrites73.9%

      \[\leadsto \color{blue}{0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)} \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Final simplification66.3%

    \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\\ \end{array} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 5: 63.2% accurate, 0.9× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\ \;\;\;\;1\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x \cdot \left(x \cdot 0.16666666666666666\right)\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (if (<= (/ (+ -1.0 (exp x)) x) 2.0) 1.0 (* x (* x 0.16666666666666666))))
double code(double x) {
	double tmp;
	if (((-1.0 + exp(x)) / x) <= 2.0) {
		tmp = 1.0;
	} else {
		tmp = x * (x * 0.16666666666666666);
	}
	return tmp;
}
real(8) function code(x)
    real(8), intent (in) :: x
    real(8) :: tmp
    if ((((-1.0d0) + exp(x)) / x) <= 2.0d0) then
        tmp = 1.0d0
    else
        tmp = x * (x * 0.16666666666666666d0)
    end if
    code = tmp
end function
public static double code(double x) {
	double tmp;
	if (((-1.0 + Math.exp(x)) / x) <= 2.0) {
		tmp = 1.0;
	} else {
		tmp = x * (x * 0.16666666666666666);
	}
	return tmp;
}
def code(x):
	tmp = 0
	if ((-1.0 + math.exp(x)) / x) <= 2.0:
		tmp = 1.0
	else:
		tmp = x * (x * 0.16666666666666666)
	return tmp
function code(x)
	tmp = 0.0
	if (Float64(Float64(-1.0 + exp(x)) / x) <= 2.0)
		tmp = 1.0;
	else
		tmp = Float64(x * Float64(x * 0.16666666666666666));
	end
	return tmp
end
function tmp_2 = code(x)
	tmp = 0.0;
	if (((-1.0 + exp(x)) / x) <= 2.0)
		tmp = 1.0;
	else
		tmp = x * (x * 0.16666666666666666);
	end
	tmp_2 = tmp;
end
code[x_] := If[LessEqual[N[(N[(-1.0 + N[Exp[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision], 2.0], 1.0, N[(x * N[(x * 0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\
\;\;\;\;1\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;x \cdot \left(x \cdot 0.16666666666666666\right)\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if (/.f64 (-.f64 (exp.f64 x) #s(literal 1 binary64)) x) < 2

    1. Initial program 42.0%

      \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
    2. Add Preprocessing
    3. Taylor expanded in x around 0

      \[\leadsto \color{blue}{1} \]
    4. Step-by-step derivation
      1. Applied rewrites62.8%

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

      if 2 < (/.f64 (-.f64 (exp.f64 x) #s(literal 1 binary64)) x)

      1. Initial program 100.0%

        \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
      2. Add Preprocessing
      3. Taylor expanded in x around 0

        \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
      4. Step-by-step derivation
        1. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right) + 1} \]
        2. lower-fma.f64N/A

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x, 1\right)} \]
        3. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot x + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
        4. *-commutativeN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{6}} + \frac{1}{2}, 1\right) \]
        5. lower-fma.f6453.8

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)}, 1\right) \]
      5. Applied rewrites53.8%

        \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)} \]
      6. Taylor expanded in x around inf

        \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot {x}^{2}} \]
      7. Step-by-step derivation
        1. unpow2N/A

          \[\leadsto \frac{1}{6} \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)} \]
        2. associate-*r*N/A

          \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{1}{6} \cdot x\right) \cdot x} \]
        3. *-commutativeN/A

          \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
        4. lower-*.f64N/A

          \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
        5. *-commutativeN/A

          \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \frac{1}{6}\right)} \]
        6. lower-*.f6453.8

          \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot 0.16666666666666666\right)} \]
      8. Applied rewrites53.8%

        \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(x \cdot 0.16666666666666666\right)} \]
    5. Recombined 2 regimes into one program.
    6. Final simplification60.4%

      \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\frac{-1 + e^{x}}{x} \leq 2:\\ \;\;\;\;1\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x \cdot \left(x \cdot 0.16666666666666666\right)\\ \end{array} \]
    7. Add Preprocessing

    Alternative 6: 72.6% accurate, 1.0× speedup?

    \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right)\\ \mathbf{if}\;x \leq 2 \cdot 10^{-16}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{-0.027777777777777776}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, -0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), 1\right)\\ \mathbf{elif}\;x \leq 10^{+77}:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(t\_0, x \cdot x, x\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(x, t\_0, -1\right) \cdot \left(-x\right)\right)}{x}}{\mathsf{fma}\left(t\_0, x \cdot \left(-x\right), x\right)}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right)}{x}\\ \end{array} \end{array} \]
    (FPCore (x)
     :precision binary64
     (let* ((t_0 (fma x (fma x 0.041666666666666664 0.16666666666666666) 0.5)))
       (if (<= x 2e-16)
         (fma
          x
          (fma
           x
           (/
            -0.027777777777777776
            (fma x 0.041666666666666664 -0.16666666666666666))
           0.5)
          1.0)
         (if (<= x 1e+77)
           (/
            (/ (* (fma t_0 (* x x) x) (* (fma x t_0 -1.0) (- x))) x)
            (fma t_0 (* x (- x)) x))
           (/ (* 0.041666666666666664 (* x (* x (* x x)))) x)))))
    double code(double x) {
    	double t_0 = fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), 0.5);
    	double tmp;
    	if (x <= 2e-16) {
    		tmp = fma(x, fma(x, (-0.027777777777777776 / fma(x, 0.041666666666666664, -0.16666666666666666)), 0.5), 1.0);
    	} else if (x <= 1e+77) {
    		tmp = ((fma(t_0, (x * x), x) * (fma(x, t_0, -1.0) * -x)) / x) / fma(t_0, (x * -x), x);
    	} else {
    		tmp = (0.041666666666666664 * (x * (x * (x * x)))) / x;
    	}
    	return tmp;
    }
    
    function code(x)
    	t_0 = fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), 0.5)
    	tmp = 0.0
    	if (x <= 2e-16)
    		tmp = fma(x, fma(x, Float64(-0.027777777777777776 / fma(x, 0.041666666666666664, -0.16666666666666666)), 0.5), 1.0);
    	elseif (x <= 1e+77)
    		tmp = Float64(Float64(Float64(fma(t_0, Float64(x * x), x) * Float64(fma(x, t_0, -1.0) * Float64(-x))) / x) / fma(t_0, Float64(x * Float64(-x)), x));
    	else
    		tmp = Float64(Float64(0.041666666666666664 * Float64(x * Float64(x * Float64(x * x)))) / x);
    	end
    	return tmp
    end
    
    code[x_] := Block[{t$95$0 = N[(x * N[(x * 0.041666666666666664 + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[x, 2e-16], N[(x * N[(x * N[(-0.027777777777777776 / N[(x * 0.041666666666666664 + -0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision], If[LessEqual[x, 1e+77], N[(N[(N[(N[(t$95$0 * N[(x * x), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision] * N[(N[(x * t$95$0 + -1.0), $MachinePrecision] * (-x)), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision] / N[(t$95$0 * N[(x * (-x)), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(0.041666666666666664 * N[(x * N[(x * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]]]]
    
    \begin{array}{l}
    
    \\
    \begin{array}{l}
    t_0 := \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right)\\
    \mathbf{if}\;x \leq 2 \cdot 10^{-16}:\\
    \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{-0.027777777777777776}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, -0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), 1\right)\\
    
    \mathbf{elif}\;x \leq 10^{+77}:\\
    \;\;\;\;\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(t\_0, x \cdot x, x\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(x, t\_0, -1\right) \cdot \left(-x\right)\right)}{x}}{\mathsf{fma}\left(t\_0, x \cdot \left(-x\right), x\right)}\\
    
    \mathbf{else}:\\
    \;\;\;\;\frac{0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right)}{x}\\
    
    
    \end{array}
    \end{array}
    
    Derivation
    1. Split input into 3 regimes
    2. if x < 2e-16

      1. Initial program 41.8%

        \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
      2. Add Preprocessing
      3. Taylor expanded in x around 0

        \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)} \]
      4. Step-by-step derivation
        1. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1} \]
        2. lower-fma.f64N/A

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right), 1\right)} \]
        3. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
        4. lower-fma.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, 1\right) \]
        5. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        6. *-commutativeN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        7. lower-fma.f6462.7

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), 1\right) \]
      5. Applied rewrites62.7%

        \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), 1\right)} \]
      6. Step-by-step derivation
        1. flip-+N/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{\left(x \cdot \frac{1}{24}\right) \cdot \left(x \cdot \frac{1}{24}\right) - \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{6}}{x \cdot \frac{1}{24} - \frac{1}{6}}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        2. lower-/.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{\left(x \cdot \frac{1}{24}\right) \cdot \left(x \cdot \frac{1}{24}\right) - \frac{1}{6} \cdot \frac{1}{6}}{x \cdot \frac{1}{24} - \frac{1}{6}}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        3. sub-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\color{blue}{\left(x \cdot \frac{1}{24}\right) \cdot \left(x \cdot \frac{1}{24}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{6} \cdot \frac{1}{6}\right)\right)}}{x \cdot \frac{1}{24} - \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        4. swap-sqrN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\color{blue}{\left(x \cdot x\right) \cdot \left(\frac{1}{24} \cdot \frac{1}{24}\right)} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{6} \cdot \frac{1}{6}\right)\right)}{x \cdot \frac{1}{24} - \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        5. lower-fma.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x \cdot x, \frac{1}{24} \cdot \frac{1}{24}, \mathsf{neg}\left(\frac{1}{6} \cdot \frac{1}{6}\right)\right)}}{x \cdot \frac{1}{24} - \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        6. lower-*.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\mathsf{fma}\left(\color{blue}{x \cdot x}, \frac{1}{24} \cdot \frac{1}{24}, \mathsf{neg}\left(\frac{1}{6} \cdot \frac{1}{6}\right)\right)}{x \cdot \frac{1}{24} - \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        7. metadata-evalN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\mathsf{fma}\left(x \cdot x, \color{blue}{\frac{1}{576}}, \mathsf{neg}\left(\frac{1}{6} \cdot \frac{1}{6}\right)\right)}{x \cdot \frac{1}{24} - \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        8. metadata-evalN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\mathsf{fma}\left(x \cdot x, \frac{1}{576}, \mathsf{neg}\left(\color{blue}{\frac{1}{36}}\right)\right)}{x \cdot \frac{1}{24} - \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        9. metadata-evalN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\mathsf{fma}\left(x \cdot x, \frac{1}{576}, \color{blue}{\frac{-1}{36}}\right)}{x \cdot \frac{1}{24} - \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        10. sub-negN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\mathsf{fma}\left(x \cdot x, \frac{1}{576}, \frac{-1}{36}\right)}{\color{blue}{x \cdot \frac{1}{24} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{6}\right)\right)}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        11. lower-fma.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\mathsf{fma}\left(x \cdot x, \frac{1}{576}, \frac{-1}{36}\right)}{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \mathsf{neg}\left(\frac{1}{6}\right)\right)}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        12. metadata-eval62.7

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\mathsf{fma}\left(x \cdot x, 0.001736111111111111, -0.027777777777777776\right)}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, \color{blue}{-0.16666666666666666}\right)}, 0.5\right), 1\right) \]
      7. Applied rewrites62.7%

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(x \cdot x, 0.001736111111111111, -0.027777777777777776\right)}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, -0.16666666666666666\right)}}, 0.5\right), 1\right) \]
      8. Taylor expanded in x around 0

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\color{blue}{\frac{-1}{36}}}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{-1}{6}\right)}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
      9. Step-by-step derivation
        1. Applied rewrites63.8%

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{\color{blue}{-0.027777777777777776}}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, -0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), 1\right) \]

        if 2e-16 < x < 9.99999999999999983e76

        1. Initial program 98.8%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right)}}{x} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1\right)}}{x} \]
          2. distribute-lft-inN/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + x \cdot 1}}{x} \]
          3. *-rgt-identityN/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + \color{blue}{x}}{x} \]
          4. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right), x\right)}}{x} \]
          5. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)}, x\right)}{x} \]
          6. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
          7. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
          8. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
          9. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
          10. lower-fma.f6410.4

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), x\right)}{x} \]
        5. Applied rewrites10.4%

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x\right)}}{x} \]
        6. Applied rewrites73.6%

          \[\leadsto \color{blue}{\frac{-\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x \cdot x, x\right) \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), -1\right)\right)}{x}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x \cdot \left(-x\right), x\right)}} \]

        if 9.99999999999999983e76 < x

        1. Initial program 100.0%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right)}}{x} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1\right)}}{x} \]
          2. distribute-lft-inN/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + x \cdot 1}}{x} \]
          3. *-rgt-identityN/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + \color{blue}{x}}{x} \]
          4. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right), x\right)}}{x} \]
          5. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)}, x\right)}{x} \]
          6. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
          7. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
          8. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
          9. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
          10. lower-fma.f64100.0

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), x\right)}{x} \]
        5. Applied rewrites100.0%

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x\right)}}{x} \]
        6. Taylor expanded in x around inf

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{1}{24} \cdot {x}^{4}}}{x} \]
        7. Step-by-step derivation
          1. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{1}{24} \cdot {x}^{4}}}{x} \]
          2. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot {x}^{\color{blue}{\left(3 + 1\right)}}}{x} \]
          3. pow-plusN/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \color{blue}{\left({x}^{3} \cdot x\right)}}{x} \]
          4. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \color{blue}{\left({x}^{3} \cdot x\right)}}{x} \]
          5. cube-multN/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \left(\color{blue}{\left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)} \cdot x\right)}{x} \]
          6. unpow2N/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \left(\left(x \cdot \color{blue}{{x}^{2}}\right) \cdot x\right)}{x} \]
          7. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \left(\color{blue}{\left(x \cdot {x}^{2}\right)} \cdot x\right)}{x} \]
          8. unpow2N/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \left(\left(x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)}\right) \cdot x\right)}{x} \]
          9. lower-*.f64100.0

            \[\leadsto \frac{0.041666666666666664 \cdot \left(\left(x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)}\right) \cdot x\right)}{x} \]
        8. Applied rewrites100.0%

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{0.041666666666666664 \cdot \left(\left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right) \cdot x\right)}}{x} \]
      10. Recombined 3 regimes into one program.
      11. Final simplification71.8%

        \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 2 \cdot 10^{-16}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{-0.027777777777777776}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, -0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), 1\right)\\ \mathbf{elif}\;x \leq 10^{+77}:\\ \;\;\;\;\frac{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x \cdot x, x\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), -1\right) \cdot \left(-x\right)\right)}{x}}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x \cdot \left(-x\right), x\right)}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right)}{x}\\ \end{array} \]
      12. Add Preprocessing

      Alternative 7: 70.9% accurate, 1.3× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := x \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)\\ \mathbf{if}\;x \leq 10^{+77}:\\ \;\;\;\;\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), x \cdot \left(\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right) \cdot \left(x \cdot t\_0\right)\right), 1\right)}{\mathsf{fma}\left(t\_0, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), -1\right), 1\right)}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right)}{x}\\ \end{array} \end{array} \]
      (FPCore (x)
       :precision binary64
       (let* ((t_0 (* x (fma x 0.16666666666666666 0.5))))
         (if (<= x 1e+77)
           (/
            (fma
             (fma x 0.16666666666666666 0.5)
             (* x (* (fma x 0.16666666666666666 0.5) (* x t_0)))
             1.0)
            (fma t_0 (fma x (fma x 0.16666666666666666 0.5) -1.0) 1.0))
           (/ (* 0.041666666666666664 (* x (* x (* x x)))) x))))
      double code(double x) {
      	double t_0 = x * fma(x, 0.16666666666666666, 0.5);
      	double tmp;
      	if (x <= 1e+77) {
      		tmp = fma(fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), (x * (fma(x, 0.16666666666666666, 0.5) * (x * t_0))), 1.0) / fma(t_0, fma(x, fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), -1.0), 1.0);
      	} else {
      		tmp = (0.041666666666666664 * (x * (x * (x * x)))) / x;
      	}
      	return tmp;
      }
      
      function code(x)
      	t_0 = Float64(x * fma(x, 0.16666666666666666, 0.5))
      	tmp = 0.0
      	if (x <= 1e+77)
      		tmp = Float64(fma(fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), Float64(x * Float64(fma(x, 0.16666666666666666, 0.5) * Float64(x * t_0))), 1.0) / fma(t_0, fma(x, fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), -1.0), 1.0));
      	else
      		tmp = Float64(Float64(0.041666666666666664 * Float64(x * Float64(x * Float64(x * x)))) / x);
      	end
      	return tmp
      end
      
      code[x_] := Block[{t$95$0 = N[(x * N[(x * 0.16666666666666666 + 0.5), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[x, 1e+77], N[(N[(N[(x * 0.16666666666666666 + 0.5), $MachinePrecision] * N[(x * N[(N[(x * 0.16666666666666666 + 0.5), $MachinePrecision] * N[(x * t$95$0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision] / N[(t$95$0 * N[(x * N[(x * 0.16666666666666666 + 0.5), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(0.041666666666666664 * N[(x * N[(x * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]]]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \begin{array}{l}
      t_0 := x \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)\\
      \mathbf{if}\;x \leq 10^{+77}:\\
      \;\;\;\;\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), x \cdot \left(\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right) \cdot \left(x \cdot t\_0\right)\right), 1\right)}{\mathsf{fma}\left(t\_0, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), -1\right), 1\right)}\\
      
      \mathbf{else}:\\
      \;\;\;\;\frac{0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right)}{x}\\
      
      
      \end{array}
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Split input into 2 regimes
      2. if x < 9.99999999999999983e76

        1. Initial program 46.8%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right) + 1} \]
          2. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x, 1\right)} \]
          3. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot x + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
          4. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{6}} + \frac{1}{2}, 1\right) \]
          5. lower-fma.f6458.5

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)}, 1\right) \]
        5. Applied rewrites58.5%

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. lift-fma.f64N/A

            \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right)} + 1 \]
          2. flip3-+N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\frac{{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right)\right)}^{3} + {1}^{3}}{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right)\right) \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right)\right) + \left(1 \cdot 1 - \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right)\right) \cdot 1\right)}} \]
          3. lower-/.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\frac{{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right)\right)}^{3} + {1}^{3}}{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right)\right) \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right)\right) + \left(1 \cdot 1 - \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right)\right) \cdot 1\right)}} \]
        7. Applied rewrites62.1%

          \[\leadsto \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), x \cdot \left(\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right) \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)\right)\right)\right), 1\right)}{\mathsf{fma}\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), -1\right), 1\right)}} \]

        if 9.99999999999999983e76 < x

        1. Initial program 100.0%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right)}}{x} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1\right)}}{x} \]
          2. distribute-lft-inN/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + x \cdot 1}}{x} \]
          3. *-rgt-identityN/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + \color{blue}{x}}{x} \]
          4. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right), x\right)}}{x} \]
          5. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)}, x\right)}{x} \]
          6. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
          7. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
          8. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
          9. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
          10. lower-fma.f64100.0

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), x\right)}{x} \]
        5. Applied rewrites100.0%

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x\right)}}{x} \]
        6. Taylor expanded in x around inf

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{1}{24} \cdot {x}^{4}}}{x} \]
        7. Step-by-step derivation
          1. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{\frac{1}{24} \cdot {x}^{4}}}{x} \]
          2. metadata-evalN/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot {x}^{\color{blue}{\left(3 + 1\right)}}}{x} \]
          3. pow-plusN/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \color{blue}{\left({x}^{3} \cdot x\right)}}{x} \]
          4. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \color{blue}{\left({x}^{3} \cdot x\right)}}{x} \]
          5. cube-multN/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \left(\color{blue}{\left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)} \cdot x\right)}{x} \]
          6. unpow2N/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \left(\left(x \cdot \color{blue}{{x}^{2}}\right) \cdot x\right)}{x} \]
          7. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \left(\color{blue}{\left(x \cdot {x}^{2}\right)} \cdot x\right)}{x} \]
          8. unpow2N/A

            \[\leadsto \frac{\frac{1}{24} \cdot \left(\left(x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)}\right) \cdot x\right)}{x} \]
          9. lower-*.f64100.0

            \[\leadsto \frac{0.041666666666666664 \cdot \left(\left(x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)}\right) \cdot x\right)}{x} \]
        8. Applied rewrites100.0%

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{0.041666666666666664 \cdot \left(\left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right) \cdot x\right)}}{x} \]
      3. Recombined 2 regimes into one program.
      4. Final simplification69.8%

        \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 10^{+77}:\\ \;\;\;\;\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), x \cdot \left(\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right) \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)\right)\right)\right), 1\right)}{\mathsf{fma}\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), -1\right), 1\right)}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right)}{x}\\ \end{array} \]
      5. Add Preprocessing

      Alternative 8: 70.7% accurate, 1.5× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right)\\ \mathbf{if}\;x \leq 5 \cdot 10^{+102}:\\ \;\;\;\;\frac{\mathsf{fma}\left(t\_0, t\_0 \cdot \left(x \cdot x\right), -1\right)}{\mathsf{fma}\left(x, t\_0, -1\right)}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\\ \end{array} \end{array} \]
      (FPCore (x)
       :precision binary64
       (let* ((t_0 (fma x (fma x 0.041666666666666664 0.16666666666666666) 0.5)))
         (if (<= x 5e+102)
           (/ (fma t_0 (* t_0 (* x x)) -1.0) (fma x t_0 -1.0))
           (* 0.041666666666666664 (* x (* x x))))))
      double code(double x) {
      	double t_0 = fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), 0.5);
      	double tmp;
      	if (x <= 5e+102) {
      		tmp = fma(t_0, (t_0 * (x * x)), -1.0) / fma(x, t_0, -1.0);
      	} else {
      		tmp = 0.041666666666666664 * (x * (x * x));
      	}
      	return tmp;
      }
      
      function code(x)
      	t_0 = fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), 0.5)
      	tmp = 0.0
      	if (x <= 5e+102)
      		tmp = Float64(fma(t_0, Float64(t_0 * Float64(x * x)), -1.0) / fma(x, t_0, -1.0));
      	else
      		tmp = Float64(0.041666666666666664 * Float64(x * Float64(x * x)));
      	end
      	return tmp
      end
      
      code[x_] := Block[{t$95$0 = N[(x * N[(x * 0.041666666666666664 + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[x, 5e+102], N[(N[(t$95$0 * N[(t$95$0 * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] / N[(x * t$95$0 + -1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(0.041666666666666664 * N[(x * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \begin{array}{l}
      t_0 := \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right)\\
      \mathbf{if}\;x \leq 5 \cdot 10^{+102}:\\
      \;\;\;\;\frac{\mathsf{fma}\left(t\_0, t\_0 \cdot \left(x \cdot x\right), -1\right)}{\mathsf{fma}\left(x, t\_0, -1\right)}\\
      
      \mathbf{else}:\\
      \;\;\;\;0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\\
      
      
      \end{array}
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Split input into 2 regimes
      2. if x < 5e102

        1. Initial program 47.3%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1} \]
          2. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right), 1\right)} \]
          3. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
          4. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, 1\right) \]
          5. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
          6. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
          7. lower-fma.f6457.6

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), 1\right) \]
        5. Applied rewrites57.6%

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), 1\right)} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. lift-fma.f64N/A

            \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)} + \frac{1}{2}\right) + 1 \]
          2. lift-fma.f64N/A

            \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)} + 1 \]
          3. lift-*.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)} + 1 \]
          4. flip-+N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)\right) \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)\right) - 1 \cdot 1}{x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right) - 1}} \]
          5. lower-/.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)\right) \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)\right) - 1 \cdot 1}{x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right) - 1}} \]
        7. Applied rewrites62.4%

          \[\leadsto \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right) \cdot \left(x \cdot x\right), -1\right)}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), -1\right)}} \]

        if 5e102 < x

        1. Initial program 100.0%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right)}}{x} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1\right)}}{x} \]
          2. distribute-lft-inN/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + x \cdot 1}}{x} \]
          3. *-rgt-identityN/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + \color{blue}{x}}{x} \]
          4. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right), x\right)}}{x} \]
          5. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)}, x\right)}{x} \]
          6. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
          7. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
          8. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
          9. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
          10. lower-fma.f64100.0

            \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), x\right)}{x} \]
        5. Applied rewrites100.0%

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x\right)}}{x} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. lift-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)} + \frac{1}{2}\right)\right) + x}{x} \]
          2. lift-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)}\right) + x}{x} \]
          3. lift-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)\right)} + x}{x} \]
          4. lift-fma.f64N/A

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right), x\right)}}{x} \]
          5. div-invN/A

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right), x\right) \cdot \frac{1}{x}} \]
          6. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right), x\right) \cdot \frac{1}{x}} \]
          7. lift-fma.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\left(x \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)\right) + x\right)} \cdot \frac{1}{x} \]
          8. lift-*.f64N/A

            \[\leadsto \left(x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)\right)} + x\right) \cdot \frac{1}{x} \]
          9. associate-*r*N/A

            \[\leadsto \left(\color{blue}{\left(x \cdot x\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)} + x\right) \cdot \frac{1}{x} \]
          10. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right) \cdot \left(x \cdot x\right)} + x\right) \cdot \frac{1}{x} \]
          11. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right), x \cdot x, x\right)} \cdot \frac{1}{x} \]
          12. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right), \color{blue}{x \cdot x}, x\right) \cdot \frac{1}{x} \]
          13. lower-/.f64100.0

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x \cdot x, x\right) \cdot \color{blue}{\frac{1}{x}} \]
        7. Applied rewrites100.0%

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x \cdot x, x\right) \cdot \frac{1}{x}} \]
        8. Taylor expanded in x around inf

          \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot {x}^{3}} \]
        9. Step-by-step derivation
          1. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot {x}^{3}} \]
          2. cube-multN/A

            \[\leadsto \frac{1}{24} \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)} \]
          3. unpow2N/A

            \[\leadsto \frac{1}{24} \cdot \left(x \cdot \color{blue}{{x}^{2}}\right) \]
          4. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \frac{1}{24} \cdot \color{blue}{\left(x \cdot {x}^{2}\right)} \]
          5. unpow2N/A

            \[\leadsto \frac{1}{24} \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)}\right) \]
          6. lower-*.f64100.0

            \[\leadsto 0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)}\right) \]
        10. Applied rewrites100.0%

          \[\leadsto \color{blue}{0.041666666666666664 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)} \]
      3. Recombined 2 regimes into one program.
      4. Add Preprocessing

      Alternative 9: 69.9% accurate, 1.7× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 4 \cdot 10^{+154}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x \cdot x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), -0.25\right), \frac{1}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), -0.5\right)}, 1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x \cdot \left(x \cdot 0.16666666666666666\right)\\ \end{array} \end{array} \]
      (FPCore (x)
       :precision binary64
       (if (<= x 4e+154)
         (fma
          (*
           x
           (fma
            (* x x)
            (*
             (fma x 0.041666666666666664 0.16666666666666666)
             (fma x 0.041666666666666664 0.16666666666666666))
            -0.25))
          (/ 1.0 (fma x (fma x 0.041666666666666664 0.16666666666666666) -0.5))
          1.0)
         (* x (* x 0.16666666666666666))))
      double code(double x) {
      	double tmp;
      	if (x <= 4e+154) {
      		tmp = fma((x * fma((x * x), (fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666) * fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666)), -0.25)), (1.0 / fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), -0.5)), 1.0);
      	} else {
      		tmp = x * (x * 0.16666666666666666);
      	}
      	return tmp;
      }
      
      function code(x)
      	tmp = 0.0
      	if (x <= 4e+154)
      		tmp = fma(Float64(x * fma(Float64(x * x), Float64(fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666) * fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666)), -0.25)), Float64(1.0 / fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), -0.5)), 1.0);
      	else
      		tmp = Float64(x * Float64(x * 0.16666666666666666));
      	end
      	return tmp
      end
      
      code[x_] := If[LessEqual[x, 4e+154], N[(N[(x * N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * N[(N[(x * 0.041666666666666664 + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] * N[(x * 0.041666666666666664 + 0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + -0.25), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(1.0 / N[(x * N[(x * 0.041666666666666664 + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] + -0.5), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision], N[(x * N[(x * 0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \begin{array}{l}
      \mathbf{if}\;x \leq 4 \cdot 10^{+154}:\\
      \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x \cdot x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), -0.25\right), \frac{1}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), -0.5\right)}, 1\right)\\
      
      \mathbf{else}:\\
      \;\;\;\;x \cdot \left(x \cdot 0.16666666666666666\right)\\
      
      
      \end{array}
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Split input into 2 regimes
      2. if x < 4.00000000000000015e154

        1. Initial program 50.9%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1} \]
          2. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right), 1\right)} \]
          3. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
          4. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, 1\right) \]
          5. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
          6. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
          7. lower-fma.f6460.5

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), 1\right) \]
        5. Applied rewrites60.5%

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), 1\right)} \]
        6. Step-by-step derivation
          1. lift-fma.f64N/A

            \[\leadsto x \cdot \left(x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)} + \frac{1}{2}\right) + 1 \]
          2. lift-fma.f64N/A

            \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right)} + 1 \]
          3. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right), \frac{1}{2}\right) \cdot x} + 1 \]
          4. lift-fma.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot x + 1 \]
          5. flip-+N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)\right) \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)\right) - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}}{x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right) - \frac{1}{2}}} \cdot x + 1 \]
          6. associate-*l/N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\frac{\left(\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)\right) \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)\right) - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}\right) \cdot x}{x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right) - \frac{1}{2}}} + 1 \]
          7. div-invN/A

            \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)\right) \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)\right) - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}\right) \cdot x\right) \cdot \frac{1}{x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right) - \frac{1}{2}}} + 1 \]
          8. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)\right) \cdot \left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right)\right) - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}\right) \cdot x, \frac{1}{x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{24}, \frac{1}{6}\right) - \frac{1}{2}}, 1\right)} \]
        7. Applied rewrites63.7%

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x \cdot x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), -0.25\right) \cdot x, \frac{1}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), -0.5\right)}, 1\right)} \]

        if 4.00000000000000015e154 < x

        1. Initial program 100.0%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right) + 1} \]
          2. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x, 1\right)} \]
          3. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot x + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
          4. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{6}} + \frac{1}{2}, 1\right) \]
          5. lower-fma.f64100.0

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)}, 1\right) \]
        5. Applied rewrites100.0%

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)} \]
        6. Taylor expanded in x around inf

          \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot {x}^{2}} \]
        7. Step-by-step derivation
          1. unpow2N/A

            \[\leadsto \frac{1}{6} \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)} \]
          2. associate-*r*N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{1}{6} \cdot x\right) \cdot x} \]
          3. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
          4. lower-*.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
          5. *-commutativeN/A

            \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \frac{1}{6}\right)} \]
          6. lower-*.f64100.0

            \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot 0.16666666666666666\right)} \]
        8. Applied rewrites100.0%

          \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(x \cdot 0.16666666666666666\right)} \]
      3. Recombined 2 regimes into one program.
      4. Final simplification68.7%

        \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 4 \cdot 10^{+154}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x \cdot \mathsf{fma}\left(x \cdot x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), -0.25\right), \frac{1}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), -0.5\right)}, 1\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;x \cdot \left(x \cdot 0.16666666666666666\right)\\ \end{array} \]
      5. Add Preprocessing

      Alternative 10: 69.0% accurate, 3.3× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x\right)}{x} \end{array} \]
      (FPCore (x)
       :precision binary64
       (/
        (fma x (* x (fma x (fma x 0.041666666666666664 0.16666666666666666) 0.5)) x)
        x))
      double code(double x) {
      	return fma(x, (x * fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), 0.5)), x) / x;
      }
      
      function code(x)
      	return Float64(fma(x, Float64(x * fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), 0.5)), x) / x)
      end
      
      code[x_] := N[(N[(x * N[(x * N[(x * N[(x * 0.041666666666666664 + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision] / x), $MachinePrecision]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x\right)}{x}
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Initial program 57.6%

        \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
      2. Add Preprocessing
      3. Taylor expanded in x around 0

        \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right)}}{x} \]
      4. Step-by-step derivation
        1. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \frac{x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1\right)}}{x} \]
        2. distribute-lft-inN/A

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + x \cdot 1}}{x} \]
        3. *-rgt-identityN/A

          \[\leadsto \frac{x \cdot \left(x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)\right) + \color{blue}{x}}{x} \]
        4. lower-fma.f64N/A

          \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right), x\right)}}{x} \]
        5. lower-*.f64N/A

          \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)}, x\right)}{x} \]
        6. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
        7. lower-fma.f64N/A

          \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, x\right)}{x} \]
        8. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
        9. *-commutativeN/A

          \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), x\right)}{x} \]
        10. lower-fma.f6466.6

          \[\leadsto \frac{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), x\right)}{x} \]
      5. Applied rewrites66.6%

        \[\leadsto \frac{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), x\right)}}{x} \]
      6. Add Preprocessing

      Alternative 11: 67.0% accurate, 6.1× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), 1\right) \end{array} \]
      (FPCore (x)
       :precision binary64
       (fma x (fma x (fma x 0.041666666666666664 0.16666666666666666) 0.5) 1.0))
      double code(double x) {
      	return fma(x, fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), 0.5), 1.0);
      }
      
      function code(x)
      	return fma(x, fma(x, fma(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666), 0.5), 1.0)
      end
      
      code[x_] := N[(x * N[(x * N[(x * 0.041666666666666664 + 0.16666666666666666), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), 1\right)
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Initial program 57.6%

        \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
      2. Add Preprocessing
      3. Taylor expanded in x around 0

        \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right)} \]
      4. Step-by-step derivation
        1. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right)\right) + 1} \]
        2. lower-fma.f64N/A

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right), 1\right)} \]
        3. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x\right) + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
        4. lower-fma.f64N/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{6} + \frac{1}{24} \cdot x, \frac{1}{2}\right)}, 1\right) \]
        5. +-commutativeN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{24} \cdot x + \frac{1}{6}}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        6. *-commutativeN/A

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{24}} + \frac{1}{6}, \frac{1}{2}\right), 1\right) \]
        7. lower-fma.f6465.9

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right)}, 0.5\right), 1\right) \]
      5. Applied rewrites65.9%

        \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.041666666666666664, 0.16666666666666666\right), 0.5\right), 1\right)} \]
      6. Add Preprocessing

      Alternative 12: 63.3% accurate, 6.8× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 2.5:\\ \;\;\;\;1\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;0.16666666666666666 \cdot \left(x \cdot x\right)\\ \end{array} \end{array} \]
      (FPCore (x)
       :precision binary64
       (if (<= x 2.5) 1.0 (* 0.16666666666666666 (* x x))))
      double code(double x) {
      	double tmp;
      	if (x <= 2.5) {
      		tmp = 1.0;
      	} else {
      		tmp = 0.16666666666666666 * (x * x);
      	}
      	return tmp;
      }
      
      real(8) function code(x)
          real(8), intent (in) :: x
          real(8) :: tmp
          if (x <= 2.5d0) then
              tmp = 1.0d0
          else
              tmp = 0.16666666666666666d0 * (x * x)
          end if
          code = tmp
      end function
      
      public static double code(double x) {
      	double tmp;
      	if (x <= 2.5) {
      		tmp = 1.0;
      	} else {
      		tmp = 0.16666666666666666 * (x * x);
      	}
      	return tmp;
      }
      
      def code(x):
      	tmp = 0
      	if x <= 2.5:
      		tmp = 1.0
      	else:
      		tmp = 0.16666666666666666 * (x * x)
      	return tmp
      
      function code(x)
      	tmp = 0.0
      	if (x <= 2.5)
      		tmp = 1.0;
      	else
      		tmp = Float64(0.16666666666666666 * Float64(x * x));
      	end
      	return tmp
      end
      
      function tmp_2 = code(x)
      	tmp = 0.0;
      	if (x <= 2.5)
      		tmp = 1.0;
      	else
      		tmp = 0.16666666666666666 * (x * x);
      	end
      	tmp_2 = tmp;
      end
      
      code[x_] := If[LessEqual[x, 2.5], 1.0, N[(0.16666666666666666 * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \begin{array}{l}
      \mathbf{if}\;x \leq 2.5:\\
      \;\;\;\;1\\
      
      \mathbf{else}:\\
      \;\;\;\;0.16666666666666666 \cdot \left(x \cdot x\right)\\
      
      
      \end{array}
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Split input into 2 regimes
      2. if x < 2.5

        1. Initial program 42.0%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \color{blue}{1} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. Applied rewrites62.8%

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

          if 2.5 < x

          1. Initial program 100.0%

            \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
          2. Add Preprocessing
          3. Taylor expanded in x around 0

            \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
          4. Step-by-step derivation
            1. +-commutativeN/A

              \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right) + 1} \]
            2. lower-fma.f64N/A

              \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x, 1\right)} \]
            3. +-commutativeN/A

              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot x + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
            4. *-commutativeN/A

              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{6}} + \frac{1}{2}, 1\right) \]
            5. lower-fma.f6453.8

              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)}, 1\right) \]
          5. Applied rewrites53.8%

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)} \]
          6. Taylor expanded in x around inf

            \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot {x}^{2}} \]
          7. Step-by-step derivation
            1. unpow2N/A

              \[\leadsto \frac{1}{6} \cdot \color{blue}{\left(x \cdot x\right)} \]
            2. associate-*r*N/A

              \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{1}{6} \cdot x\right) \cdot x} \]
            3. *-commutativeN/A

              \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
            4. lower-*.f64N/A

              \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
            5. *-commutativeN/A

              \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot \frac{1}{6}\right)} \]
            6. lower-*.f6453.8

              \[\leadsto x \cdot \color{blue}{\left(x \cdot 0.16666666666666666\right)} \]
          8. Applied rewrites53.8%

            \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(x \cdot 0.16666666666666666\right)} \]
          9. Step-by-step derivation
            1. associate-*r*N/A

              \[\leadsto \color{blue}{\left(x \cdot x\right) \cdot \frac{1}{6}} \]
            2. lower-*.f64N/A

              \[\leadsto \color{blue}{\left(x \cdot x\right) \cdot \frac{1}{6}} \]
            3. lower-*.f6455.0

              \[\leadsto \color{blue}{\left(x \cdot x\right)} \cdot 0.16666666666666666 \]
          10. Applied rewrites55.0%

            \[\leadsto \color{blue}{\left(x \cdot x\right) \cdot 0.16666666666666666} \]
        5. Recombined 2 regimes into one program.
        6. Final simplification60.7%

          \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 2.5:\\ \;\;\;\;1\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;0.16666666666666666 \cdot \left(x \cdot x\right)\\ \end{array} \]
        7. Add Preprocessing

        Alternative 13: 63.4% accurate, 8.8× speedup?

        \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right) \end{array} \]
        (FPCore (x) :precision binary64 (fma x (fma x 0.16666666666666666 0.5) 1.0))
        double code(double x) {
        	return fma(x, fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), 1.0);
        }
        
        function code(x)
        	return fma(x, fma(x, 0.16666666666666666, 0.5), 1.0)
        end
        
        code[x_] := N[(x * N[(x * 0.16666666666666666 + 0.5), $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision]
        
        \begin{array}{l}
        
        \\
        \mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)
        \end{array}
        
        Derivation
        1. Initial program 57.6%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \color{blue}{1 + x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right)} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x\right) + 1} \]
          2. lower-fma.f64N/A

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \frac{1}{2} + \frac{1}{6} \cdot x, 1\right)} \]
          3. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\frac{1}{6} \cdot x + \frac{1}{2}}, 1\right) \]
          4. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{x \cdot \frac{1}{6}} + \frac{1}{2}, 1\right) \]
          5. lower-fma.f6460.8

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right)}, 1\right) \]
        5. Applied rewrites60.8%

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, \mathsf{fma}\left(x, 0.16666666666666666, 0.5\right), 1\right)} \]
        6. Add Preprocessing

        Alternative 14: 51.7% accurate, 16.4× speedup?

        \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left(x, 0.5, 1\right) \end{array} \]
        (FPCore (x) :precision binary64 (fma x 0.5 1.0))
        double code(double x) {
        	return fma(x, 0.5, 1.0);
        }
        
        function code(x)
        	return fma(x, 0.5, 1.0)
        end
        
        code[x_] := N[(x * 0.5 + 1.0), $MachinePrecision]
        
        \begin{array}{l}
        
        \\
        \mathsf{fma}\left(x, 0.5, 1\right)
        \end{array}
        
        Derivation
        1. Initial program 57.6%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \color{blue}{1 + \frac{1}{2} \cdot x} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. +-commutativeN/A

            \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{2} \cdot x + 1} \]
          2. *-commutativeN/A

            \[\leadsto \color{blue}{x \cdot \frac{1}{2}} + 1 \]
          3. lower-fma.f6446.9

            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.5, 1\right)} \]
        5. Applied rewrites46.9%

          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(x, 0.5, 1\right)} \]
        6. Add Preprocessing

        Alternative 15: 51.6% accurate, 115.0× speedup?

        \[\begin{array}{l} \\ 1 \end{array} \]
        (FPCore (x) :precision binary64 1.0)
        double code(double x) {
        	return 1.0;
        }
        
        real(8) function code(x)
            real(8), intent (in) :: x
            code = 1.0d0
        end function
        
        public static double code(double x) {
        	return 1.0;
        }
        
        def code(x):
        	return 1.0
        
        function code(x)
        	return 1.0
        end
        
        function tmp = code(x)
        	tmp = 1.0;
        end
        
        code[x_] := 1.0
        
        \begin{array}{l}
        
        \\
        1
        \end{array}
        
        Derivation
        1. Initial program 57.6%

          \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
        2. Add Preprocessing
        3. Taylor expanded in x around 0

          \[\leadsto \color{blue}{1} \]
        4. Step-by-step derivation
          1. Applied rewrites46.8%

            \[\leadsto \color{blue}{1} \]
          2. Add Preprocessing

          Alternative 16: 3.3% accurate, 115.0× speedup?

          \[\begin{array}{l} \\ 0 \end{array} \]
          (FPCore (x) :precision binary64 0.0)
          double code(double x) {
          	return 0.0;
          }
          
          real(8) function code(x)
              real(8), intent (in) :: x
              code = 0.0d0
          end function
          
          public static double code(double x) {
          	return 0.0;
          }
          
          def code(x):
          	return 0.0
          
          function code(x)
          	return 0.0
          end
          
          function tmp = code(x)
          	tmp = 0.0;
          end
          
          code[x_] := 0.0
          
          \begin{array}{l}
          
          \\
          0
          \end{array}
          
          Derivation
          1. Initial program 57.6%

            \[\frac{e^{x} - 1}{x} \]
          2. Add Preprocessing
          3. Taylor expanded in x around 0

            \[\leadsto \frac{\color{blue}{1} - 1}{x} \]
          4. Step-by-step derivation
            1. Applied rewrites3.2%

              \[\leadsto \frac{\color{blue}{1} - 1}{x} \]
            2. Step-by-step derivation
              1. metadata-evalN/A

                \[\leadsto \frac{\color{blue}{0}}{x} \]
              2. div03.2

                \[\leadsto \color{blue}{0} \]
            3. Applied rewrites3.2%

              \[\leadsto \color{blue}{0} \]
            4. Add Preprocessing

            Developer Target 1: 51.9% accurate, 0.4× speedup?

            \[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := e^{x} - 1\\ \mathbf{if}\;x < 1 \land x > -1:\\ \;\;\;\;\frac{t\_0}{\log \left(e^{x}\right)}\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\frac{t\_0}{x}\\ \end{array} \end{array} \]
            (FPCore (x)
             :precision binary64
             (let* ((t_0 (- (exp x) 1.0)))
               (if (and (< x 1.0) (> x -1.0)) (/ t_0 (log (exp x))) (/ t_0 x))))
            double code(double x) {
            	double t_0 = exp(x) - 1.0;
            	double tmp;
            	if ((x < 1.0) && (x > -1.0)) {
            		tmp = t_0 / log(exp(x));
            	} else {
            		tmp = t_0 / x;
            	}
            	return tmp;
            }
            
            real(8) function code(x)
                real(8), intent (in) :: x
                real(8) :: t_0
                real(8) :: tmp
                t_0 = exp(x) - 1.0d0
                if ((x < 1.0d0) .and. (x > (-1.0d0))) then
                    tmp = t_0 / log(exp(x))
                else
                    tmp = t_0 / x
                end if
                code = tmp
            end function
            
            public static double code(double x) {
            	double t_0 = Math.exp(x) - 1.0;
            	double tmp;
            	if ((x < 1.0) && (x > -1.0)) {
            		tmp = t_0 / Math.log(Math.exp(x));
            	} else {
            		tmp = t_0 / x;
            	}
            	return tmp;
            }
            
            def code(x):
            	t_0 = math.exp(x) - 1.0
            	tmp = 0
            	if (x < 1.0) and (x > -1.0):
            		tmp = t_0 / math.log(math.exp(x))
            	else:
            		tmp = t_0 / x
            	return tmp
            
            function code(x)
            	t_0 = Float64(exp(x) - 1.0)
            	tmp = 0.0
            	if ((x < 1.0) && (x > -1.0))
            		tmp = Float64(t_0 / log(exp(x)));
            	else
            		tmp = Float64(t_0 / x);
            	end
            	return tmp
            end
            
            function tmp_2 = code(x)
            	t_0 = exp(x) - 1.0;
            	tmp = 0.0;
            	if ((x < 1.0) && (x > -1.0))
            		tmp = t_0 / log(exp(x));
            	else
            		tmp = t_0 / x;
            	end
            	tmp_2 = tmp;
            end
            
            code[x_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Exp[x], $MachinePrecision] - 1.0), $MachinePrecision]}, If[And[Less[x, 1.0], Greater[x, -1.0]], N[(t$95$0 / N[Log[N[Exp[x], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(t$95$0 / x), $MachinePrecision]]]
            
            \begin{array}{l}
            
            \\
            \begin{array}{l}
            t_0 := e^{x} - 1\\
            \mathbf{if}\;x < 1 \land x > -1:\\
            \;\;\;\;\frac{t\_0}{\log \left(e^{x}\right)}\\
            
            \mathbf{else}:\\
            \;\;\;\;\frac{t\_0}{x}\\
            
            
            \end{array}
            \end{array}
            

            Reproduce

            ?
            herbie shell --seed 2024219 
            (FPCore (x)
              :name "Kahan's exp quotient"
              :precision binary64
            
              :alt
              (! :herbie-platform default (if (and (< x 1) (> x -1)) (/ (- (exp x) 1) (log (exp x))) (/ (- (exp x) 1) x)))
            
              (/ (- (exp x) 1.0) x))