
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (- (exp x) (exp (- x))) 2.0))
double code(double x) {
return (exp(x) - exp(-x)) / 2.0;
}
real(8) function code(x)
real(8), intent (in) :: x
code = (exp(x) - exp(-x)) / 2.0d0
end function
public static double code(double x) {
return (Math.exp(x) - Math.exp(-x)) / 2.0;
}
def code(x): return (math.exp(x) - math.exp(-x)) / 2.0
function code(x) return Float64(Float64(exp(x) - exp(Float64(-x))) / 2.0) end
function tmp = code(x) tmp = (exp(x) - exp(-x)) / 2.0; end
code[x_] := N[(N[(N[Exp[x], $MachinePrecision] - N[Exp[(-x)], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / 2.0), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\frac{e^{x} - e^{-x}}{2}
\end{array}
Sampling outcomes in binary64 precision:
Herbie found 10 alternatives:
| Alternative | Accuracy | Speedup |
|---|
(FPCore (x) :precision binary64 (/ (- (exp x) (exp (- x))) 2.0))
double code(double x) {
return (exp(x) - exp(-x)) / 2.0;
}
real(8) function code(x)
real(8), intent (in) :: x
code = (exp(x) - exp(-x)) / 2.0d0
end function
public static double code(double x) {
return (Math.exp(x) - Math.exp(-x)) / 2.0;
}
def code(x): return (math.exp(x) - math.exp(-x)) / 2.0
function code(x) return Float64(Float64(exp(x) - exp(Float64(-x))) / 2.0) end
function tmp = code(x) tmp = (exp(x) - exp(-x)) / 2.0; end
code[x_] := N[(N[(N[Exp[x], $MachinePrecision] - N[Exp[(-x)], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / 2.0), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\frac{e^{x} - e^{-x}}{2}
\end{array}
(FPCore (x) :precision binary64 (sinh x))
double code(double x) {
return sinh(x);
}
real(8) function code(x)
real(8), intent (in) :: x
code = sinh(x)
end function
public static double code(double x) {
return Math.sinh(x);
}
def code(x): return math.sinh(x)
function code(x) return sinh(x) end
function tmp = code(x) tmp = sinh(x); end
code[x_] := N[Sinh[x], $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\sinh x
\end{array}
Initial program 54.6%
lift-/.f64N/A
lift--.f64N/A
lift-exp.f64N/A
lift-exp.f64N/A
lift-neg.f64N/A
sinh-defN/A
lower-sinh.f64100.0
Applied rewrites100.0%
(FPCore (x) :precision binary64 (if (<= (- (exp x) (exp (- x))) 10.0) (fma x (* (* x x) 0.16666666666666666) x) (* x (* 0.008333333333333333 (* x (* x (* x x)))))))
double code(double x) {
double tmp;
if ((exp(x) - exp(-x)) <= 10.0) {
tmp = fma(x, ((x * x) * 0.16666666666666666), x);
} else {
tmp = x * (0.008333333333333333 * (x * (x * (x * x))));
}
return tmp;
}
function code(x) tmp = 0.0 if (Float64(exp(x) - exp(Float64(-x))) <= 10.0) tmp = fma(x, Float64(Float64(x * x) * 0.16666666666666666), x); else tmp = Float64(x * Float64(0.008333333333333333 * Float64(x * Float64(x * Float64(x * x))))); end return tmp end
code[x_] := If[LessEqual[N[(N[Exp[x], $MachinePrecision] - N[Exp[(-x)], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], 10.0], N[(x * N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 0.16666666666666666), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision], N[(x * N[(0.008333333333333333 * N[(x * N[(x * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}
\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;e^{x} - e^{-x} \leq 10:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \left(x \cdot x\right) \cdot 0.16666666666666666, x\right)\\
\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;x \cdot \left(0.008333333333333333 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right)\right)\\
\end{array}
\end{array}
if (-.f64 (exp.f64 x) (exp.f64 (neg.f64 x))) < 10Initial program 40.7%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
lower-*.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f6487.3
Applied rewrites87.3%
if 10 < (-.f64 (exp.f64 x) (exp.f64 (neg.f64 x))) Initial program 100.0%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-commutativeN/A
associate-*r*N/A
*-commutativeN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f64N/A
lower-*.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f6479.4
Applied rewrites79.4%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites79.4%
Final simplification85.4%
(FPCore (x)
:precision binary64
(let* ((t_0 (* x (* x x)))
(t_1 (fma (* x x) 0.0001984126984126984 0.008333333333333333))
(t_2 (* x (* x t_1))))
(if (<= x 4e+61)
(+
x
(/
(* t_0 (fma t_2 t_2 -0.027777777777777776))
(fma (* x x) t_1 -0.16666666666666666)))
(* x (* 0.008333333333333333 (* x t_0))))))
double code(double x) {
double t_0 = x * (x * x);
double t_1 = fma((x * x), 0.0001984126984126984, 0.008333333333333333);
double t_2 = x * (x * t_1);
double tmp;
if (x <= 4e+61) {
tmp = x + ((t_0 * fma(t_2, t_2, -0.027777777777777776)) / fma((x * x), t_1, -0.16666666666666666));
} else {
tmp = x * (0.008333333333333333 * (x * t_0));
}
return tmp;
}
function code(x) t_0 = Float64(x * Float64(x * x)) t_1 = fma(Float64(x * x), 0.0001984126984126984, 0.008333333333333333) t_2 = Float64(x * Float64(x * t_1)) tmp = 0.0 if (x <= 4e+61) tmp = Float64(x + Float64(Float64(t_0 * fma(t_2, t_2, -0.027777777777777776)) / fma(Float64(x * x), t_1, -0.16666666666666666))); else tmp = Float64(x * Float64(0.008333333333333333 * Float64(x * t_0))); end return tmp end
code[x_] := Block[{t$95$0 = N[(x * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, Block[{t$95$1 = N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 0.0001984126984126984 + 0.008333333333333333), $MachinePrecision]}, Block[{t$95$2 = N[(x * N[(x * t$95$1), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[x, 4e+61], N[(x + N[(N[(t$95$0 * N[(t$95$2 * t$95$2 + -0.027777777777777776), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * t$95$1 + -0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(x * N[(0.008333333333333333 * N[(x * t$95$0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]]]
\begin{array}{l}
\\
\begin{array}{l}
t_0 := x \cdot \left(x \cdot x\right)\\
t_1 := \mathsf{fma}\left(x \cdot x, 0.0001984126984126984, 0.008333333333333333\right)\\
t_2 := x \cdot \left(x \cdot t\_1\right)\\
\mathbf{if}\;x \leq 4 \cdot 10^{+61}:\\
\;\;\;\;x + \frac{t\_0 \cdot \mathsf{fma}\left(t\_2, t\_2, -0.027777777777777776\right)}{\mathsf{fma}\left(x \cdot x, t\_1, -0.16666666666666666\right)}\\
\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;x \cdot \left(0.008333333333333333 \cdot \left(x \cdot t\_0\right)\right)\\
\end{array}
\end{array}
if x < 3.9999999999999998e61Initial program 44.4%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
Applied rewrites91.0%
Applied rewrites91.0%
Applied rewrites72.5%
if 3.9999999999999998e61 < x Initial program 100.0%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-commutativeN/A
associate-*r*N/A
*-commutativeN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f64N/A
lower-*.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f64100.0
Applied rewrites100.0%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites100.0%
Final simplification77.6%
(FPCore (x)
:precision binary64
(let* ((t_0 (fma (* x x) 0.0001984126984126984 0.008333333333333333)))
(if (<= x 4e+61)
(fma
x
(/
(* (* x x) (fma (* t_0 (* (* x x) (* x x))) t_0 -0.027777777777777776))
(fma (* x x) t_0 -0.16666666666666666))
x)
(* x (* 0.008333333333333333 (* x (* x (* x x))))))))
double code(double x) {
double t_0 = fma((x * x), 0.0001984126984126984, 0.008333333333333333);
double tmp;
if (x <= 4e+61) {
tmp = fma(x, (((x * x) * fma((t_0 * ((x * x) * (x * x))), t_0, -0.027777777777777776)) / fma((x * x), t_0, -0.16666666666666666)), x);
} else {
tmp = x * (0.008333333333333333 * (x * (x * (x * x))));
}
return tmp;
}
function code(x) t_0 = fma(Float64(x * x), 0.0001984126984126984, 0.008333333333333333) tmp = 0.0 if (x <= 4e+61) tmp = fma(x, Float64(Float64(Float64(x * x) * fma(Float64(t_0 * Float64(Float64(x * x) * Float64(x * x))), t_0, -0.027777777777777776)) / fma(Float64(x * x), t_0, -0.16666666666666666)), x); else tmp = Float64(x * Float64(0.008333333333333333 * Float64(x * Float64(x * Float64(x * x))))); end return tmp end
code[x_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 0.0001984126984126984 + 0.008333333333333333), $MachinePrecision]}, If[LessEqual[x, 4e+61], N[(x * N[(N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * N[(N[(t$95$0 * N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * t$95$0 + -0.027777777777777776), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] / N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * t$95$0 + -0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision], N[(x * N[(0.008333333333333333 * N[(x * N[(x * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]
\begin{array}{l}
\\
\begin{array}{l}
t_0 := \mathsf{fma}\left(x \cdot x, 0.0001984126984126984, 0.008333333333333333\right)\\
\mathbf{if}\;x \leq 4 \cdot 10^{+61}:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left(x, \frac{\left(x \cdot x\right) \cdot \mathsf{fma}\left(t\_0 \cdot \left(\left(x \cdot x\right) \cdot \left(x \cdot x\right)\right), t\_0, -0.027777777777777776\right)}{\mathsf{fma}\left(x \cdot x, t\_0, -0.16666666666666666\right)}, x\right)\\
\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;x \cdot \left(0.008333333333333333 \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right)\right)\right)\\
\end{array}
\end{array}
if x < 3.9999999999999998e61Initial program 44.4%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
Applied rewrites91.0%
Applied rewrites72.1%
if 3.9999999999999998e61 < x Initial program 100.0%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-commutativeN/A
associate-*r*N/A
*-commutativeN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f64N/A
lower-*.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f64100.0
Applied rewrites100.0%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites100.0%
Final simplification77.2%
(FPCore (x)
:precision binary64
(fma
x
(*
(* x x)
(fma
x
(* x (fma (* x 0.0001984126984126984) x 0.008333333333333333))
0.16666666666666666))
x))
double code(double x) {
return fma(x, ((x * x) * fma(x, (x * fma((x * 0.0001984126984126984), x, 0.008333333333333333)), 0.16666666666666666)), x);
}
function code(x) return fma(x, Float64(Float64(x * x) * fma(x, Float64(x * fma(Float64(x * 0.0001984126984126984), x, 0.008333333333333333)), 0.16666666666666666)), x) end
code[x_] := N[(x * N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * N[(x * N[(x * N[(N[(x * 0.0001984126984126984), $MachinePrecision] * x + 0.008333333333333333), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + 0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\mathsf{fma}\left(x, \left(x \cdot x\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x \cdot 0.0001984126984126984, x, 0.008333333333333333\right), 0.16666666666666666\right), x\right)
\end{array}
Initial program 54.6%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
Applied rewrites92.7%
Applied rewrites92.7%
(FPCore (x) :precision binary64 (fma x (* (* x x) (fma x (* (* x (* x x)) 0.0001984126984126984) 0.16666666666666666)) x))
double code(double x) {
return fma(x, ((x * x) * fma(x, ((x * (x * x)) * 0.0001984126984126984), 0.16666666666666666)), x);
}
function code(x) return fma(x, Float64(Float64(x * x) * fma(x, Float64(Float64(x * Float64(x * x)) * 0.0001984126984126984), 0.16666666666666666)), x) end
code[x_] := N[(x * N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * N[(x * N[(N[(x * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * 0.0001984126984126984), $MachinePrecision] + 0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\mathsf{fma}\left(x, \left(x \cdot x\right) \cdot \mathsf{fma}\left(x, \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right) \cdot 0.0001984126984126984, 0.16666666666666666\right), x\right)
\end{array}
Initial program 54.6%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
Applied rewrites92.7%
Applied rewrites92.7%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites92.1%
Final simplification92.1%
(FPCore (x) :precision binary64 (fma (* x x) (* x (fma (* x x) 0.008333333333333333 0.16666666666666666)) x))
double code(double x) {
return fma((x * x), (x * fma((x * x), 0.008333333333333333, 0.16666666666666666)), x);
}
function code(x) return fma(Float64(x * x), Float64(x * fma(Float64(x * x), 0.008333333333333333, 0.16666666666666666)), x) end
code[x_] := N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * N[(x * N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 0.008333333333333333 + 0.16666666666666666), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\mathsf{fma}\left(x \cdot x, x \cdot \mathsf{fma}\left(x \cdot x, 0.008333333333333333, 0.16666666666666666\right), x\right)
\end{array}
Initial program 54.6%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-commutativeN/A
associate-*r*N/A
*-commutativeN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f64N/A
lower-*.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f6489.5
Applied rewrites89.5%
(FPCore (x) :precision binary64 (fma (* x x) (* (* x (* x x)) 0.008333333333333333) x))
double code(double x) {
return fma((x * x), ((x * (x * x)) * 0.008333333333333333), x);
}
function code(x) return fma(Float64(x * x), Float64(Float64(x * Float64(x * x)) * 0.008333333333333333), x) end
code[x_] := N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * N[(N[(x * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * 0.008333333333333333), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\mathsf{fma}\left(x \cdot x, \left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right) \cdot 0.008333333333333333, x\right)
\end{array}
Initial program 54.6%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-commutativeN/A
associate-*r*N/A
*-commutativeN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f64N/A
lower-*.f64N/A
+-commutativeN/A
*-commutativeN/A
lower-fma.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f6489.5
Applied rewrites89.5%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites88.5%
Final simplification88.5%
(FPCore (x) :precision binary64 (fma x (* (* x x) 0.16666666666666666) x))
double code(double x) {
return fma(x, ((x * x) * 0.16666666666666666), x);
}
function code(x) return fma(x, Float64(Float64(x * x) * 0.16666666666666666), x) end
code[x_] := N[(x * N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 0.16666666666666666), $MachinePrecision] + x), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\mathsf{fma}\left(x, \left(x \cdot x\right) \cdot 0.16666666666666666, x\right)
\end{array}
Initial program 54.6%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
lower-*.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f6481.0
Applied rewrites81.0%
Final simplification81.0%
(FPCore (x) :precision binary64 (* (* x (* x x)) 0.16666666666666666))
double code(double x) {
return (x * (x * x)) * 0.16666666666666666;
}
real(8) function code(x)
real(8), intent (in) :: x
code = (x * (x * x)) * 0.16666666666666666d0
end function
public static double code(double x) {
return (x * (x * x)) * 0.16666666666666666;
}
def code(x): return (x * (x * x)) * 0.16666666666666666
function code(x) return Float64(Float64(x * Float64(x * x)) * 0.16666666666666666) end
function tmp = code(x) tmp = (x * (x * x)) * 0.16666666666666666; end
code[x_] := N[(N[(x * N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * 0.16666666666666666), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}
\\
\left(x \cdot \left(x \cdot x\right)\right) \cdot 0.16666666666666666
\end{array}
Initial program 54.6%
Taylor expanded in x around 0
+-commutativeN/A
distribute-lft-inN/A
*-rgt-identityN/A
lower-fma.f64N/A
lower-*.f64N/A
unpow2N/A
lower-*.f6481.0
Applied rewrites81.0%
Taylor expanded in x around inf
Applied rewrites34.4%
Final simplification34.4%
herbie shell --seed 2024228
(FPCore (x)
:name "Hyperbolic sine"
:precision binary64
(/ (- (exp x) (exp (- x))) 2.0))