math.cos on complex, imaginary part

Percentage Accurate: 66.7% → 99.3%

Time: 11.7s

Alternatives: 21

Speedup: 0.7×

• 49.9% of points produce a very large (infinite) output. You may want to add a precondition.

Specification

Math

\[\begin{array}{l} \\ \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \end{array} \]

FPCore

(FPCore (re im)
 :precision binary64
 (* (* 0.5 (sin re)) (- (exp (- im)) (exp im))))

C

double code(double re, double im) {
	return (0.5 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im));
}

Fortran

real(8) function code(re, im)
    real(8), intent (in) :: re
    real(8), intent (in) :: im
    code = (0.5d0 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im))
end function

Java

public static double code(double re, double im) {
	return (0.5 * Math.sin(re)) * (Math.exp(-im) - Math.exp(im));
}

Python

def code(re, im):
	return (0.5 * math.sin(re)) * (math.exp(-im) - math.exp(im))

Julia

function code(re, im)
	return Float64(Float64(0.5 * sin(re)) * Float64(exp(Float64(-im)) - exp(im)))
end

MATLAB

function tmp = code(re, im)
	tmp = (0.5 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im));
end

Wolfram

code[re_, im_] := N[(N[(0.5 * N[Sin[re], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(N[Exp[(-im)], $MachinePrecision] - N[Exp[im], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]

Initial Program: 66.7% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \end{array} \]

FPCore

(FPCore (re im)
 :precision binary64
 (* (* 0.5 (sin re)) (- (exp (- im)) (exp im))))

C

double code(double re, double im) {
	return (0.5 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im));
}

Fortran

real(8) function code(re, im)
    real(8), intent (in) :: re
    real(8), intent (in) :: im
    code = (0.5d0 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im))
end function

Java

public static double code(double re, double im) {
	return (0.5 * Math.sin(re)) * (Math.exp(-im) - Math.exp(im));
}

Python

def code(re, im):
	return (0.5 * math.sin(re)) * (math.exp(-im) - math.exp(im))

Julia

function code(re, im)
	return Float64(Float64(0.5 * sin(re)) * Float64(exp(Float64(-im)) - exp(im)))
end

MATLAB

function tmp = code(re, im)
	tmp = (0.5 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im));
end

Wolfram

code[re_, im_] := N[(N[(0.5 * N[Sin[re], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(N[Exp[(-im)], $MachinePrecision] - N[Exp[im], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]

Alternative 1: 99.3% accurate, 0.6× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ \begin{array}{l} t_0 := e^{-im\_m} - e^{im\_m}\\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;t\_0 \leq -\infty:\\ \;\;\;\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot t\_0\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, \mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right) \cdot \sin re\right) \cdot im\_m\\ \end{array} \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (- (exp (- im_m)) (exp im_m))))
   (*
    im_s
    (if (<= t_0 (- INFINITY))
      (* (* (sin re) 0.5) t_0)
      (*
       (*
        (fma
         (* im_m im_m)
         (fma (* im_m im_m) -0.008333333333333333 -0.16666666666666666)
         -1.0)
        (sin re))
       im_m)))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double t_0 = exp(-im_m) - exp(im_m);
	double tmp;
	if (t_0 <= -((double) INFINITY)) {
		tmp = (sin(re) * 0.5) * t_0;
	} else {
		tmp = (fma((im_m * im_m), fma((im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), -1.0) * sin(re)) * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	t_0 = Float64(exp(Float64(-im_m)) - exp(im_m))
	tmp = 0.0
	if (t_0 <= Float64(-Inf))
		tmp = Float64(Float64(sin(re) * 0.5) * t_0);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(im_m * im_m), fma(Float64(im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), -1.0) * sin(re)) * im_m);
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Exp[(-im$95$m)], $MachinePrecision] - N[Exp[im$95$m], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, N[(im$95$s * If[LessEqual[t$95$0, (-Infinity)], N[(N[(N[Sin[re], $MachinePrecision] * 0.5), $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.008333333333333333 + -0.16666666666666666), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] * N[Sin[re], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im)) < -inf.0

   1. Initial program 100.0%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   if -inf.0 < (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im))

   1. Initial program 55.7%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 95.4%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 93.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 95.0%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;e^{-im} - e^{im} \leq -\infty:\\ \;\;\;\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right) \cdot \sin re\right) \cdot im\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 2: 84.5% accurate, 0.4× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ \begin{array}{l} t_0 := e^{-im\_m} - e^{im\_m}\\ t_1 := \left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot t\_0\\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;t\_1 \leq -\infty:\\ \;\;\;\;\left(re \cdot 0.5\right) \cdot t\_0\\ \mathbf{elif}\;t\_1 \leq 0.001:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, \mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right) \cdot \sin re\right) \cdot im\_m\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (- (exp (- im_m)) (exp im_m))) (t_1 (* (* (sin re) 0.5) t_0)))
   (*
    im_s
    (if (<= t_1 (- INFINITY))
      (* (* re 0.5) t_0)
      (if (<= t_1 0.001)
        (*
         (*
          (fma
           (* im_m im_m)
           (fma (* im_m im_m) -0.008333333333333333 -0.16666666666666666)
           -1.0)
          (sin re))
         im_m)
        (*
         (*
          (fma (* -0.016666666666666666 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -2.0)
          im_m)
         (*
          (fma
           (fma
            (fma -9.92063492063492e-5 (* re re) 0.004166666666666667)
            (* re re)
            -0.08333333333333333)
           (* re re)
           0.5)
          re)))))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double t_0 = exp(-im_m) - exp(im_m);
	double t_1 = (sin(re) * 0.5) * t_0;
	double tmp;
	if (t_1 <= -((double) INFINITY)) {
		tmp = (re * 0.5) * t_0;
	} else if (t_1 <= 0.001) {
		tmp = (fma((im_m * im_m), fma((im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), -1.0) * sin(re)) * im_m;
	} else {
		tmp = (fma((-0.016666666666666666 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, (re * re), 0.004166666666666667), (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	t_0 = Float64(exp(Float64(-im_m)) - exp(im_m))
	t_1 = Float64(Float64(sin(re) * 0.5) * t_0)
	tmp = 0.0
	if (t_1 <= Float64(-Inf))
		tmp = Float64(Float64(re * 0.5) * t_0);
	elseif (t_1 <= 0.001)
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(im_m * im_m), fma(Float64(im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), -1.0) * sin(re)) * im_m);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.016666666666666666 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, Float64(re * re), 0.004166666666666667), Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Exp[(-im$95$m)], $MachinePrecision] - N[Exp[im$95$m], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, Block[{t$95$1 = N[(N[(N[Sin[re], $MachinePrecision] * 0.5), $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]}, N[(im$95$s * If[LessEqual[t$95$1, (-Infinity)], N[(N[(re * 0.5), $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision], If[LessEqual[t$95$1, 0.001], N[(N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.008333333333333333 + -0.16666666666666666), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] * N[Sin[re], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.016666666666666666 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(N[(-9.92063492063492e-5 * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.004166666666666667), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]), $MachinePrecision]]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im))) < -inf.0

   1. Initial program 100.0%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{1}{2} \cdot re\right)} \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \frac{1}{2}\right)} \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]

      2. lower-*.f64 66.7

         \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot 0.5\right)} \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]

   5. Applied rewrites 66.7%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot 0.5\right)} \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]

   if -inf.0 < (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im))) < 1e-3

   1. Initial program 33.4%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 99.7%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 99.7%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   if 1e-3 < (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im)))

   1. Initial program 100.0%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right) \cdot im\right) \]

      5. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2} + \color{blue}{-2}\right) \cdot im\right) \]

      6. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}, {im}^{2}, -2\right)} \cdot im\right) \]

      7. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{3}\right)\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{3}}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, {im}^{2}, \frac{-1}{3}\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 89.0

          \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

   5. Applied rewrites 89.0%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{{re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. +-commutative N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2} + \frac{1}{240}}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-fma.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, {re}^{2}, \frac{1}{240}\right)}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      14. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      15. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      16. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      17. lower-*.f64 67.3

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 67.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   9. Taylor expanded in im around inf

      \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), re \cdot re, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 67.3%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 83.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \leq -\infty:\\ \;\;\;\;\left(re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right)\\ \mathbf{elif}\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \leq 0.001:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right) \cdot \sin re\right) \cdot im\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 3: 82.9% accurate, 0.4× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ \begin{array}{l} t_0 := \left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im\_m} - e^{im\_m}\right)\\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;t\_0 \leq -\infty:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im\_m \cdot im\_m, -0.016666666666666666\right), im\_m \cdot im\_m, -0.3333333333333333\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \mathbf{elif}\;t\_0 \leq 0.001:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, \mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right) \cdot \sin re\right) \cdot im\_m\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (* (sin re) 0.5) (- (exp (- im_m)) (exp im_m)))))
   (*
    im_s
    (if (<= t_0 (- INFINITY))
      (*
       (*
        (fma
         (fma
          (fma -0.0003968253968253968 (* im_m im_m) -0.016666666666666666)
          (* im_m im_m)
          -0.3333333333333333)
         (* im_m im_m)
         -2.0)
        im_m)
       (*
        (fma
         (fma 0.004166666666666667 (* re re) -0.08333333333333333)
         (* re re)
         0.5)
        re))
      (if (<= t_0 0.001)
        (*
         (*
          (fma
           (* im_m im_m)
           (fma (* im_m im_m) -0.008333333333333333 -0.16666666666666666)
           -1.0)
          (sin re))
         im_m)
        (*
         (*
          (fma (* -0.016666666666666666 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -2.0)
          im_m)
         (*
          (fma
           (fma
            (fma -9.92063492063492e-5 (* re re) 0.004166666666666667)
            (* re re)
            -0.08333333333333333)
           (* re re)
           0.5)
          re)))))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double t_0 = (sin(re) * 0.5) * (exp(-im_m) - exp(im_m));
	double tmp;
	if (t_0 <= -((double) INFINITY)) {
		tmp = (fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, (im_m * im_m), -0.016666666666666666), (im_m * im_m), -0.3333333333333333), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(0.004166666666666667, (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	} else if (t_0 <= 0.001) {
		tmp = (fma((im_m * im_m), fma((im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), -1.0) * sin(re)) * im_m;
	} else {
		tmp = (fma((-0.016666666666666666 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, (re * re), 0.004166666666666667), (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	t_0 = Float64(Float64(sin(re) * 0.5) * Float64(exp(Float64(-im_m)) - exp(im_m)))
	tmp = 0.0
	if (t_0 <= Float64(-Inf))
		tmp = Float64(Float64(fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, Float64(im_m * im_m), -0.016666666666666666), Float64(im_m * im_m), -0.3333333333333333), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(0.004166666666666667, Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	elseif (t_0 <= 0.001)
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(im_m * im_m), fma(Float64(im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), -1.0) * sin(re)) * im_m);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.016666666666666666 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, Float64(re * re), 0.004166666666666667), Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(N[Sin[re], $MachinePrecision] * 0.5), $MachinePrecision] * N[(N[Exp[(-im$95$m)], $MachinePrecision] - N[Exp[im$95$m], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, N[(im$95$s * If[LessEqual[t$95$0, (-Infinity)], N[(N[(N[(N[(N[(-0.0003968253968253968 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.016666666666666666), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(0.004166666666666667 * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[t$95$0, 0.001], N[(N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.008333333333333333 + -0.16666666666666666), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] * N[Sin[re], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.016666666666666666 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(N[(-9.92063492063492e-5 * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.004166666666666667), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im))) < -inf.0

   1. Initial program 100.0%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 88.4%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. unpow2 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. lower-*.f64 62.3

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 62.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   if -inf.0 < (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im))) < 1e-3

   1. Initial program 33.4%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 99.7%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 99.7%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   if 1e-3 < (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im)))

   1. Initial program 100.0%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right) \cdot im\right) \]

      5. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2} + \color{blue}{-2}\right) \cdot im\right) \]

      6. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}, {im}^{2}, -2\right)} \cdot im\right) \]

      7. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{3}\right)\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{3}}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, {im}^{2}, \frac{-1}{3}\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 89.0

          \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

   5. Applied rewrites 89.0%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{{re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. +-commutative N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2} + \frac{1}{240}}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-fma.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, {re}^{2}, \frac{1}{240}\right)}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      14. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      15. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      16. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      17. lower-*.f64 67.3

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 67.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   9. Taylor expanded in im around inf

      \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), re \cdot re, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 67.3%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 82.4%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \leq -\infty:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \mathbf{elif}\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \leq 0.001:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right) \cdot \sin re\right) \cdot im\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 4: 82.8% accurate, 0.4× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ \begin{array}{l} t_0 := \left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im\_m} - e^{im\_m}\right)\\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;t\_0 \leq -\infty:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im\_m \cdot im\_m, -0.016666666666666666\right), im\_m \cdot im\_m, -0.3333333333333333\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \mathbf{elif}\;t\_0 \leq 0.001:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.16666666666666666, -1\right) \cdot \left(\sin re \cdot im\_m\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (* (sin re) 0.5) (- (exp (- im_m)) (exp im_m)))))
   (*
    im_s
    (if (<= t_0 (- INFINITY))
      (*
       (*
        (fma
         (fma
          (fma -0.0003968253968253968 (* im_m im_m) -0.016666666666666666)
          (* im_m im_m)
          -0.3333333333333333)
         (* im_m im_m)
         -2.0)
        im_m)
       (*
        (fma
         (fma 0.004166666666666667 (* re re) -0.08333333333333333)
         (* re re)
         0.5)
        re))
      (if (<= t_0 0.001)
        (* (fma (* im_m im_m) -0.16666666666666666 -1.0) (* (sin re) im_m))
        (*
         (*
          (fma (* -0.016666666666666666 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -2.0)
          im_m)
         (*
          (fma
           (fma
            (fma -9.92063492063492e-5 (* re re) 0.004166666666666667)
            (* re re)
            -0.08333333333333333)
           (* re re)
           0.5)
          re)))))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double t_0 = (sin(re) * 0.5) * (exp(-im_m) - exp(im_m));
	double tmp;
	if (t_0 <= -((double) INFINITY)) {
		tmp = (fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, (im_m * im_m), -0.016666666666666666), (im_m * im_m), -0.3333333333333333), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(0.004166666666666667, (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	} else if (t_0 <= 0.001) {
		tmp = fma((im_m * im_m), -0.16666666666666666, -1.0) * (sin(re) * im_m);
	} else {
		tmp = (fma((-0.016666666666666666 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, (re * re), 0.004166666666666667), (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	t_0 = Float64(Float64(sin(re) * 0.5) * Float64(exp(Float64(-im_m)) - exp(im_m)))
	tmp = 0.0
	if (t_0 <= Float64(-Inf))
		tmp = Float64(Float64(fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, Float64(im_m * im_m), -0.016666666666666666), Float64(im_m * im_m), -0.3333333333333333), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(0.004166666666666667, Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	elseif (t_0 <= 0.001)
		tmp = Float64(fma(Float64(im_m * im_m), -0.16666666666666666, -1.0) * Float64(sin(re) * im_m));
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.016666666666666666 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, Float64(re * re), 0.004166666666666667), Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(N[Sin[re], $MachinePrecision] * 0.5), $MachinePrecision] * N[(N[Exp[(-im$95$m)], $MachinePrecision] - N[Exp[im$95$m], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, N[(im$95$s * If[LessEqual[t$95$0, (-Infinity)], N[(N[(N[(N[(N[(-0.0003968253968253968 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.016666666666666666), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(0.004166666666666667 * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[t$95$0, 0.001], N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.16666666666666666 + -1.0), $MachinePrecision] * N[(N[Sin[re], $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.016666666666666666 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(N[(-9.92063492063492e-5 * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.004166666666666667), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im))) < -inf.0

   1. Initial program 100.0%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 88.4%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. unpow2 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. lower-*.f64 62.3

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 62.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   if -inf.0 < (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im))) < 1e-3

   1. Initial program 33.4%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 99.7%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + \frac{-1}{6} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. +-commutative N/A

         \[\leadsto im \cdot \color{blue}{\left(\frac{-1}{6} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right) + -1 \cdot \sin re\right)} \]

      2. *-commutative N/A

         \[\leadsto im \cdot \left(\color{blue}{\left({im}^{2} \cdot \sin re\right) \cdot \frac{-1}{6}} + -1 \cdot \sin re\right) \]

      3. associate-*r* N/A

         \[\leadsto im \cdot \left(\color{blue}{{im}^{2} \cdot \left(\sin re \cdot \frac{-1}{6}\right)} + -1 \cdot \sin re\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto im \cdot \left({im}^{2} \cdot \color{blue}{\left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re\right)} + -1 \cdot \sin re\right) \]

      5. distribute-rgt-in N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re\right)\right) \cdot im + \left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      6. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \frac{-1}{6}\right) \cdot \sin re\right)} \cdot im + \left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2}\right)} \cdot \sin re\right) \cdot im + \left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im \]

      8. associate-*l* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2}\right) \cdot \left(\sin re \cdot im\right)} + \left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im \]

      9. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2}\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \sin re\right)} + \left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im \]

      10. associate-*r* N/A

          \[\leadsto \left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2}\right) \cdot \left(im \cdot \sin re\right) + \color{blue}{-1 \cdot \left(\sin re \cdot im\right)} \]

      11. *-commutative N/A

          \[\leadsto \left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2}\right) \cdot \left(im \cdot \sin re\right) + -1 \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \sin re\right)} \]

      12. distribute-rgt-out N/A

          \[\leadsto \color{blue}{\left(im \cdot \sin re\right) \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2} + -1\right)} \]

      13. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \color{blue}{\left(im \cdot \sin re\right) \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2} + -1\right)} \]

      14. *-commutative N/A

          \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2} + -1\right) \]

      15. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2} + -1\right) \]

      16. lower-sin.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\color{blue}{\sin re} \cdot im\right) \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2} + -1\right) \]

   8. Applied rewrites 99.7%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right) \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.16666666666666666, -1\right)} \]

   if 1e-3 < (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im)))

   1. Initial program 100.0%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right) \cdot im\right) \]

      5. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2} + \color{blue}{-2}\right) \cdot im\right) \]

      6. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}, {im}^{2}, -2\right)} \cdot im\right) \]

      7. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{3}\right)\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{3}}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, {im}^{2}, \frac{-1}{3}\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 89.0

          \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

   5. Applied rewrites 89.0%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{{re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. +-commutative N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2} + \frac{1}{240}}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-fma.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, {re}^{2}, \frac{1}{240}\right)}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      14. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      15. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      16. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      17. lower-*.f64 67.3

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 67.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   9. Taylor expanded in im around inf

      \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), re \cdot re, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 67.3%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 82.3%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \leq -\infty:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \mathbf{elif}\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \leq 0.001:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.16666666666666666, -1\right) \cdot \left(\sin re \cdot im\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 5: 82.1% accurate, 0.4× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ \begin{array}{l} t_0 := \left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im\_m} - e^{im\_m}\right)\\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;t\_0 \leq -2 \cdot 10^{-11}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im\_m \cdot im\_m, -0.016666666666666666\right), im\_m \cdot im\_m, -0.3333333333333333\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \mathbf{elif}\;t\_0 \leq 0.001:\\ \;\;\;\;\left(-\sin re\right) \cdot im\_m\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (* (sin re) 0.5) (- (exp (- im_m)) (exp im_m)))))
   (*
    im_s
    (if (<= t_0 -2e-11)
      (*
       (*
        (fma
         (fma
          (fma -0.0003968253968253968 (* im_m im_m) -0.016666666666666666)
          (* im_m im_m)
          -0.3333333333333333)
         (* im_m im_m)
         -2.0)
        im_m)
       (*
        (fma
         (fma 0.004166666666666667 (* re re) -0.08333333333333333)
         (* re re)
         0.5)
        re))
      (if (<= t_0 0.001)
        (* (- (sin re)) im_m)
        (*
         (*
          (fma (* -0.016666666666666666 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -2.0)
          im_m)
         (*
          (fma
           (fma
            (fma -9.92063492063492e-5 (* re re) 0.004166666666666667)
            (* re re)
            -0.08333333333333333)
           (* re re)
           0.5)
          re)))))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double t_0 = (sin(re) * 0.5) * (exp(-im_m) - exp(im_m));
	double tmp;
	if (t_0 <= -2e-11) {
		tmp = (fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, (im_m * im_m), -0.016666666666666666), (im_m * im_m), -0.3333333333333333), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(0.004166666666666667, (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	} else if (t_0 <= 0.001) {
		tmp = -sin(re) * im_m;
	} else {
		tmp = (fma((-0.016666666666666666 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, (re * re), 0.004166666666666667), (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	t_0 = Float64(Float64(sin(re) * 0.5) * Float64(exp(Float64(-im_m)) - exp(im_m)))
	tmp = 0.0
	if (t_0 <= -2e-11)
		tmp = Float64(Float64(fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, Float64(im_m * im_m), -0.016666666666666666), Float64(im_m * im_m), -0.3333333333333333), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(0.004166666666666667, Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	elseif (t_0 <= 0.001)
		tmp = Float64(Float64(-sin(re)) * im_m);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.016666666666666666 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, Float64(re * re), 0.004166666666666667), Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(N[Sin[re], $MachinePrecision] * 0.5), $MachinePrecision] * N[(N[Exp[(-im$95$m)], $MachinePrecision] - N[Exp[im$95$m], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, N[(im$95$s * If[LessEqual[t$95$0, -2e-11], N[(N[(N[(N[(N[(-0.0003968253968253968 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.016666666666666666), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(0.004166666666666667 * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], If[LessEqual[t$95$0, 0.001], N[((-N[Sin[re], $MachinePrecision]) * im$95$m), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.016666666666666666 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(N[(-9.92063492063492e-5 * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.004166666666666667), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 3 regimes

2. if (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im))) < -1.99999999999999988e-11

   1. Initial program 99.5%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 88.6%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. unpow2 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. lower-*.f64 62.9

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 62.9%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   if -1.99999999999999988e-11 < (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im))) < 1e-3

   1. Initial program 33.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      3. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      4. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

      5. lower-neg.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

      6. lower-sin.f64 99.4

         \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

   5. Applied rewrites 99.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

   if 1e-3 < (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im)))

   1. Initial program 100.0%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right) \cdot im\right) \]

      5. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2} + \color{blue}{-2}\right) \cdot im\right) \]

      6. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}, {im}^{2}, -2\right)} \cdot im\right) \]

      7. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{3}\right)\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{3}}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, {im}^{2}, \frac{-1}{3}\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 89.0

          \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

   5. Applied rewrites 89.0%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{{re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. +-commutative N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2} + \frac{1}{240}}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-fma.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, {re}^{2}, \frac{1}{240}\right)}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      14. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      15. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      16. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      17. lower-*.f64 67.3

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 67.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   9. Taylor expanded in im around inf

      \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), re \cdot re, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 67.3%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
3. Recombined 3 regimes into one program.

4. Final simplification 82.2%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \leq -2 \cdot 10^{-11}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \mathbf{elif}\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \leq 0.001:\\ \;\;\;\;\left(-\sin re\right) \cdot im\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 6: 87.7% accurate, 0.7× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ \begin{array}{l} t_0 := \sin re \cdot 0.5\\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;t\_0 \cdot \left(e^{-im\_m} - e^{im\_m}\right) \leq 0.001:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im\_m, im\_m, -0.3333333333333333\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot t\_0\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (sin re) 0.5)))
   (*
    im_s
    (if (<= (* t_0 (- (exp (- im_m)) (exp im_m))) 0.001)
      (*
       (*
        (fma
         (fma
          (*
           (fma (* im_m im_m) -0.0003968253968253968 -0.016666666666666666)
           im_m)
          im_m
          -0.3333333333333333)
         (* im_m im_m)
         -2.0)
        im_m)
       t_0)
      (*
       (*
        (fma (* -0.016666666666666666 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -2.0)
        im_m)
       (*
        (fma
         (fma
          (fma -9.92063492063492e-5 (* re re) 0.004166666666666667)
          (* re re)
          -0.08333333333333333)
         (* re re)
         0.5)
        re))))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double t_0 = sin(re) * 0.5;
	double tmp;
	if ((t_0 * (exp(-im_m) - exp(im_m))) <= 0.001) {
		tmp = (fma(fma((fma((im_m * im_m), -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666) * im_m), im_m, -0.3333333333333333), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * t_0;
	} else {
		tmp = (fma((-0.016666666666666666 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, (re * re), 0.004166666666666667), (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	t_0 = Float64(sin(re) * 0.5)
	tmp = 0.0
	if (Float64(t_0 * Float64(exp(Float64(-im_m)) - exp(im_m))) <= 0.001)
		tmp = Float64(Float64(fma(fma(Float64(fma(Float64(im_m * im_m), -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666) * im_m), im_m, -0.3333333333333333), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * t_0);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.016666666666666666 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, Float64(re * re), 0.004166666666666667), Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := Block[{t$95$0 = N[(N[Sin[re], $MachinePrecision] * 0.5), $MachinePrecision]}, N[(im$95$s * If[LessEqual[N[(t$95$0 * N[(N[Exp[(-im$95$m)], $MachinePrecision] - N[Exp[im$95$m], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], 0.001], N[(N[(N[(N[(N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.0003968253968253968 + -0.016666666666666666), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * im$95$m + -0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.016666666666666666 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(N[(-9.92063492063492e-5 * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.004166666666666667), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im))) < 1e-3

   1. Initial program 55.9%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 95.9%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]
   6. Step-by-step derivation

   7. Applied rewrites 95.9%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im, im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   if 1e-3 < (*.f64 (*.f64 #s(literal 1/2 binary64) (sin.f64 re)) (-.f64 (exp.f64 (neg.f64 im)) (exp.f64 im)))

   1. Initial program 100.0%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right) \cdot im\right) \]

      5. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2} + \color{blue}{-2}\right) \cdot im\right) \]

      6. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}, {im}^{2}, -2\right)} \cdot im\right) \]

      7. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{3}\right)\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{3}}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, {im}^{2}, \frac{-1}{3}\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 89.0

          \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

   5. Applied rewrites 89.0%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{{re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. +-commutative N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2} + \frac{1}{240}}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-fma.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, {re}^{2}, \frac{1}{240}\right)}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      14. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      15. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      16. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      17. lower-*.f64 67.3

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 67.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   9. Taylor expanded in im around inf

      \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), re \cdot re, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 67.3%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 89.1%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left(\sin re \cdot 0.5\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \leq 0.001:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im, im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\sin re \cdot 0.5\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 7: 59.7% accurate, 1.8× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im\_m \cdot im\_m, -0.016666666666666666\right), im\_m \cdot im\_m, -0.3333333333333333\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) -0.02)
    (*
     (* (fma (* -0.016666666666666666 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -2.0) im_m)
     (*
      (fma
       (fma
        (fma -9.92063492063492e-5 (* re re) 0.004166666666666667)
        (* re re)
        -0.08333333333333333)
       (* re re)
       0.5)
      re))
    (*
     (*
      (fma
       (fma
        (fma -0.0003968253968253968 (* im_m im_m) -0.016666666666666666)
        (* im_m im_m)
        -0.3333333333333333)
       (* im_m im_m)
       -2.0)
      im_m)
     (*
      (fma
       (fma 0.004166666666666667 (* re re) -0.08333333333333333)
       (* re re)
       0.5)
      re)))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= -0.02) {
		tmp = (fma((-0.016666666666666666 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, (re * re), 0.004166666666666667), (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	} else {
		tmp = (fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, (im_m * im_m), -0.016666666666666666), (im_m * im_m), -0.3333333333333333), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(0.004166666666666667, (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= -0.02)
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.016666666666666666 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(fma(-9.92063492063492e-5, Float64(re * re), 0.004166666666666667), Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, Float64(im_m * im_m), -0.016666666666666666), Float64(im_m * im_m), -0.3333333333333333), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(0.004166666666666667, Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], -0.02], N[(N[(N[(N[(-0.016666666666666666 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(N[(-9.92063492063492e-5 * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.004166666666666667), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(N[(-0.0003968253968253968 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.016666666666666666), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(0.004166666666666667 * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < -0.0200000000000000004

   1. Initial program 56.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right) \cdot im\right) \]

      5. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2} + \color{blue}{-2}\right) \cdot im\right) \]

      6. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}, {im}^{2}, -2\right)} \cdot im\right) \]

      7. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{3}\right)\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{3}}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, {im}^{2}, \frac{-1}{3}\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 94.3

          \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

   5. Applied rewrites 94.3%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{{re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}\right) \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} + \frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. +-commutative N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{10080} \cdot {re}^{2} + \frac{1}{240}}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-fma.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, {re}^{2}, \frac{1}{240}\right)}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{240}\right), {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      14. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      15. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      16. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      17. lower-*.f64 29.8

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 29.8%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   9. Taylor expanded in im around inf

      \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{10080}, re \cdot re, \frac{1}{240}\right), re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), re \cdot re, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 29.8%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   if -0.0200000000000000004 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 69.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 94.3%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. unpow2 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. lower-*.f64 66.2

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 66.2%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 58.8%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-9.92063492063492 \cdot 10^{-5}, re \cdot re, 0.004166666666666667\right), re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 8: 59.6% accurate, 1.9× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 4 \cdot 10^{-35}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im\_m \cdot im\_m, -0.016666666666666666\right), im\_m \cdot im\_m, -0.3333333333333333\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im\_m \cdot im\_m, -0.3333333333333333\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) 4e-35)
    (*
     (* (fma (* re re) -0.08333333333333333 0.5) re)
     (*
      (fma
       (fma
        (fma -0.0003968253968253968 (* im_m im_m) -0.016666666666666666)
        (* im_m im_m)
        -0.3333333333333333)
       (* im_m im_m)
       -2.0)
      im_m))
    (*
     (*
      (fma
       (fma -0.016666666666666666 (* im_m im_m) -0.3333333333333333)
       (* im_m im_m)
       -2.0)
      im_m)
     (*
      (fma
       (fma 0.004166666666666667 (* re re) -0.08333333333333333)
       (* re re)
       0.5)
      re)))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= 4e-35) {
		tmp = (fma((re * re), -0.08333333333333333, 0.5) * re) * (fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, (im_m * im_m), -0.016666666666666666), (im_m * im_m), -0.3333333333333333), (im_m * im_m), -2.0) * im_m);
	} else {
		tmp = (fma(fma(-0.016666666666666666, (im_m * im_m), -0.3333333333333333), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma(fma(0.004166666666666667, (re * re), -0.08333333333333333), (re * re), 0.5) * re);
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= 4e-35)
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(re * re), -0.08333333333333333, 0.5) * re) * Float64(fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, Float64(im_m * im_m), -0.016666666666666666), Float64(im_m * im_m), -0.3333333333333333), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m));
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(fma(-0.016666666666666666, Float64(im_m * im_m), -0.3333333333333333), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(fma(0.004166666666666667, Float64(re * re), -0.08333333333333333), Float64(re * re), 0.5) * re));
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], 4e-35], N[(N[(N[(N[(re * re), $MachinePrecision] * -0.08333333333333333 + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(N[(-0.0003968253968253968 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.016666666666666666), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.016666666666666666 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(0.004166666666666667 * N[(re * re), $MachinePrecision] + -0.08333333333333333), $MachinePrecision] * N[(re * re), $MachinePrecision] + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < 4.00000000000000003e-35

   1. Initial program 72.7%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 95.2%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{-1}{12} \cdot {re}^{2}\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + \frac{-1}{12} \cdot {re}^{2}\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + \frac{-1}{12} \cdot {re}^{2}\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{12} \cdot {re}^{2} + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{{re}^{2} \cdot \frac{-1}{12}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left({re}^{2}, \frac{-1}{12}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. unpow2 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. lower-*.f64 74.1

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{re \cdot re}, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 74.1%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   if 4.00000000000000003e-35 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 55.5%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2}} + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right) \cdot im\right) \]

      5. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}\right) \cdot {im}^{2} + \color{blue}{-2}\right) \cdot im\right) \]

      6. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{3}, {im}^{2}, -2\right)} \cdot im\right) \]

      7. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{3}\right)\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60} \cdot {im}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{3}}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, {im}^{2}, \frac{-1}{3}\right)}, {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, \color{blue}{im \cdot im}, \frac{-1}{3}\right), {im}^{2}, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

      13. lower-*.f64 92.6

          \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

   5. Applied rewrites 92.6%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + {re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right)\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left({re}^{2} \cdot \left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right) + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}\right) \cdot {re}^{2}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} - \frac{1}{12}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(\frac{1}{12}\right)\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240} \cdot {re}^{2} + \color{blue}{\frac{-1}{12}}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      8. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, {re}^{2}, \frac{-1}{12}\right)}, {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      9. unpow2 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      10. lower-*.f64 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, \color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}\right), {re}^{2}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      11. unpow2 N/A

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{1}{240}, re \cdot re, \frac{-1}{12}\right), \color{blue}{re \cdot re}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{60}, im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      12. lower-*.f64 31.7

          \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), \color{blue}{re \cdot re}, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 31.7%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 58.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 4 \cdot 10^{-35}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.016666666666666666, im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.004166666666666667, re \cdot re, -0.08333333333333333\right), re \cdot re, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 9: 59.6% accurate, 1.9× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 0.0005:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im\_m \cdot im\_m, -0.016666666666666666\right), im\_m \cdot im\_m, -0.3333333333333333\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im\_m, im\_m, -0.3333333333333333\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(re \cdot 0.5\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) 0.0005)
    (*
     (* (fma (* re re) -0.08333333333333333 0.5) re)
     (*
      (fma
       (fma
        (fma -0.0003968253968253968 (* im_m im_m) -0.016666666666666666)
        (* im_m im_m)
        -0.3333333333333333)
       (* im_m im_m)
       -2.0)
      im_m))
    (*
     (*
      (fma
       (fma
        (*
         (fma (* im_m im_m) -0.0003968253968253968 -0.016666666666666666)
         im_m)
        im_m
        -0.3333333333333333)
       (* im_m im_m)
       -2.0)
      im_m)
     (* re 0.5)))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= 0.0005) {
		tmp = (fma((re * re), -0.08333333333333333, 0.5) * re) * (fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, (im_m * im_m), -0.016666666666666666), (im_m * im_m), -0.3333333333333333), (im_m * im_m), -2.0) * im_m);
	} else {
		tmp = (fma(fma((fma((im_m * im_m), -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666) * im_m), im_m, -0.3333333333333333), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (re * 0.5);
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= 0.0005)
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(re * re), -0.08333333333333333, 0.5) * re) * Float64(fma(fma(fma(-0.0003968253968253968, Float64(im_m * im_m), -0.016666666666666666), Float64(im_m * im_m), -0.3333333333333333), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m));
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(fma(Float64(fma(Float64(im_m * im_m), -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666) * im_m), im_m, -0.3333333333333333), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(re * 0.5));
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], 0.0005], N[(N[(N[(N[(re * re), $MachinePrecision] * -0.08333333333333333 + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(N[(-0.0003968253968253968 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.016666666666666666), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.0003968253968253968 + -0.016666666666666666), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * im$95$m + -0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(re * 0.5), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < 5.0000000000000001e-4

   1. Initial program 70.5%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 95.4%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{-1}{12} \cdot {re}^{2}\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + \frac{-1}{12} \cdot {re}^{2}\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + \frac{-1}{12} \cdot {re}^{2}\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{12} \cdot {re}^{2} + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{{re}^{2} \cdot \frac{-1}{12}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left({re}^{2}, \frac{-1}{12}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. unpow2 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{2520}, im \cdot im, \frac{-1}{60}\right), im \cdot im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. lower-*.f64 75.3

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{re \cdot re}, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 75.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   if 5.0000000000000001e-4 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 58.3%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 92.1%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]
   6. Step-by-step derivation

   7. Applied rewrites 92.1%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im, im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{1}{2} \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, \frac{-1}{2520}, \frac{-1}{60}\right) \cdot im, im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   9. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \frac{1}{2}\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, \frac{-1}{2520}, \frac{-1}{60}\right) \cdot im, im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 26.3

         \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot 0.5\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im, im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   10. Applied rewrites 26.3%

       \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot 0.5\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im, im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 58.8%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 0.0005:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im, im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(re \cdot 0.5\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 10: 59.4% accurate, 2.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(\left(\left(\left(re \cdot im\_m\right) \cdot re\right) \cdot -0.16666666666666666\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im\_m \cdot im\_m, -1\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im\_m, im\_m, -0.3333333333333333\right), im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(re \cdot 0.5\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) -0.02)
    (*
     (*
      (* (* (* re im_m) re) -0.16666666666666666)
      (fma
       (fma (* im_m im_m) -0.008333333333333333 -0.16666666666666666)
       (* im_m im_m)
       -1.0))
     re)
    (*
     (*
      (fma
       (fma
        (*
         (fma (* im_m im_m) -0.0003968253968253968 -0.016666666666666666)
         im_m)
        im_m
        -0.3333333333333333)
       (* im_m im_m)
       -2.0)
      im_m)
     (* re 0.5)))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= -0.02) {
		tmp = ((((re * im_m) * re) * -0.16666666666666666) * fma(fma((im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), (im_m * im_m), -1.0)) * re;
	} else {
		tmp = (fma(fma((fma((im_m * im_m), -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666) * im_m), im_m, -0.3333333333333333), (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (re * 0.5);
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= -0.02)
		tmp = Float64(Float64(Float64(Float64(Float64(re * im_m) * re) * -0.16666666666666666) * fma(fma(Float64(im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), Float64(im_m * im_m), -1.0)) * re);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(fma(Float64(fma(Float64(im_m * im_m), -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666) * im_m), im_m, -0.3333333333333333), Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(re * 0.5));
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], -0.02], N[(N[(N[(N[(N[(re * im$95$m), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * -0.16666666666666666), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.008333333333333333 + -0.16666666666666666), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.0003968253968253968 + -0.016666666666666666), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * im$95$m + -0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(re * 0.5), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < -0.0200000000000000004

   1. Initial program 56.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 94.4%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 94.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   9. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto re \cdot \color{blue}{\left(\frac{-1}{6} \cdot \left(im \cdot \left({re}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right)\right) + im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right)} \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 28.2%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.16666666666666666 \cdot im, im\right)\right) \cdot \color{blue}{re} \]

   12. Taylor expanded in re around inf

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, \frac{-1}{120}, \frac{-1}{6}\right), im \cdot im, -1\right) \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right)\right) \cdot re \]
   13. Step-by-step derivation

   14. Applied rewrites 28.2%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot \left(\left(\left(im \cdot re\right) \cdot re\right) \cdot -0.16666666666666666\right)\right) \cdot re \]

   if -0.0200000000000000004 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 69.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 94.3%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]
   6. Step-by-step derivation

   7. Applied rewrites 94.3%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im, im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{1}{2} \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, \frac{-1}{2520}, \frac{-1}{60}\right) \cdot im, im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   9. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \frac{1}{2}\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, \frac{-1}{2520}, \frac{-1}{60}\right) \cdot im, im, \frac{-1}{3}\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 66.2

         \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot 0.5\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im, im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   10. Applied rewrites 66.2%

       \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot 0.5\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im, im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 58.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(\left(\left(\left(re \cdot im\right) \cdot re\right) \cdot -0.16666666666666666\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.0003968253968253968, -0.016666666666666666\right) \cdot im, im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(re \cdot 0.5\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 11: 58.1% accurate, 2.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 0.0005:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\left(-0.16666666666666666 \cdot im\_m\right) \cdot re, re, im\_m\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im\_m \cdot im\_m, -1\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\_m\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) 0.0005)
    (*
     (*
      (fma (* (* -0.16666666666666666 im_m) re) re im_m)
      (fma
       (fma (* im_m im_m) -0.008333333333333333 -0.16666666666666666)
       (* im_m im_m)
       -1.0))
     re)
    (*
     (* (fma (* -0.008333333333333333 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -1.0) re)
     im_m))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= 0.0005) {
		tmp = (fma(((-0.16666666666666666 * im_m) * re), re, im_m) * fma(fma((im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), (im_m * im_m), -1.0)) * re;
	} else {
		tmp = (fma((-0.008333333333333333 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -1.0) * re) * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= 0.0005)
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(Float64(-0.16666666666666666 * im_m) * re), re, im_m) * fma(fma(Float64(im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), Float64(im_m * im_m), -1.0)) * re);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.008333333333333333 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -1.0) * re) * im_m);
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], 0.0005], N[(N[(N[(N[(N[(-0.16666666666666666 * im$95$m), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * re + im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.008333333333333333 + -0.16666666666666666), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.008333333333333333 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < 5.0000000000000001e-4

   1. Initial program 70.5%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 95.4%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 92.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   9. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto re \cdot \color{blue}{\left(\frac{-1}{6} \cdot \left(im \cdot \left({re}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right)\right) + im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right)} \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 71.8%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.16666666666666666 \cdot im, im\right)\right) \cdot \color{blue}{re} \]
   12. Step-by-step derivation

   13. Applied rewrites 71.8%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\left(-0.16666666666666666 \cdot im\right) \cdot re, re, im\right)\right) \cdot re \]

   if 5.0000000000000001e-4 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 58.3%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 92.1%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 92.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   9. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \left(re \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right) \cdot im \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 25.3%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]

   12. Taylor expanded in im around inf

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
   13. Step-by-step derivation

   14. Applied rewrites 25.3%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 56.2%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 0.0005:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(\left(-0.16666666666666666 \cdot im\right) \cdot re, re, im\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 12: 58.1% accurate, 2.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 0.0005:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.16666666666666666 \cdot im\_m, im\_m\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im\_m \cdot im\_m, -1\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\_m\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) 0.0005)
    (*
     (*
      (fma (* re re) (* -0.16666666666666666 im_m) im_m)
      (fma
       (fma (* im_m im_m) -0.008333333333333333 -0.16666666666666666)
       (* im_m im_m)
       -1.0))
     re)
    (*
     (* (fma (* -0.008333333333333333 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -1.0) re)
     im_m))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= 0.0005) {
		tmp = (fma((re * re), (-0.16666666666666666 * im_m), im_m) * fma(fma((im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), (im_m * im_m), -1.0)) * re;
	} else {
		tmp = (fma((-0.008333333333333333 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -1.0) * re) * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= 0.0005)
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(re * re), Float64(-0.16666666666666666 * im_m), im_m) * fma(fma(Float64(im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), Float64(im_m * im_m), -1.0)) * re);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.008333333333333333 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -1.0) * re) * im_m);
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], 0.0005], N[(N[(N[(N[(re * re), $MachinePrecision] * N[(-0.16666666666666666 * im$95$m), $MachinePrecision] + im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.008333333333333333 + -0.16666666666666666), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.008333333333333333 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < 5.0000000000000001e-4

   1. Initial program 70.5%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 95.4%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 92.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   9. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto re \cdot \color{blue}{\left(\frac{-1}{6} \cdot \left(im \cdot \left({re}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right)\right) + im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right)} \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 71.8%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.16666666666666666 \cdot im, im\right)\right) \cdot \color{blue}{re} \]

   if 5.0000000000000001e-4 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 58.3%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 92.1%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 92.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   9. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \left(re \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right) \cdot im \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 25.3%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]

   12. Taylor expanded in im around inf

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
   13. Step-by-step derivation

   14. Applied rewrites 25.3%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 56.2%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 0.0005:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.16666666666666666 \cdot im, im\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 13: 56.7% accurate, 2.1× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(\left(\left(\left(re \cdot im\_m\right) \cdot re\right) \cdot -0.16666666666666666\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im\_m \cdot im\_m, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im\_m \cdot im\_m, -1\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\_m\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) -0.02)
    (*
     (*
      (* (* (* re im_m) re) -0.16666666666666666)
      (fma
       (fma (* im_m im_m) -0.008333333333333333 -0.16666666666666666)
       (* im_m im_m)
       -1.0))
     re)
    (*
     (* (fma (* -0.008333333333333333 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -1.0) re)
     im_m))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= -0.02) {
		tmp = ((((re * im_m) * re) * -0.16666666666666666) * fma(fma((im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), (im_m * im_m), -1.0)) * re;
	} else {
		tmp = (fma((-0.008333333333333333 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -1.0) * re) * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= -0.02)
		tmp = Float64(Float64(Float64(Float64(Float64(re * im_m) * re) * -0.16666666666666666) * fma(fma(Float64(im_m * im_m), -0.008333333333333333, -0.16666666666666666), Float64(im_m * im_m), -1.0)) * re);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.008333333333333333 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -1.0) * re) * im_m);
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], -0.02], N[(N[(N[(N[(N[(re * im$95$m), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * -0.16666666666666666), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] * -0.008333333333333333 + -0.16666666666666666), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.008333333333333333 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < -0.0200000000000000004

   1. Initial program 56.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 94.4%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 94.3%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   9. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto re \cdot \color{blue}{\left(\frac{-1}{6} \cdot \left(im \cdot \left({re}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right)\right) + im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right)} \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 28.2%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.16666666666666666 \cdot im, im\right)\right) \cdot \color{blue}{re} \]

   12. Taylor expanded in re around inf

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, \frac{-1}{120}, \frac{-1}{6}\right), im \cdot im, -1\right) \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right)\right) \cdot re \]
   13. Step-by-step derivation

   14. Applied rewrites 28.2%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot \left(\left(\left(im \cdot re\right) \cdot re\right) \cdot -0.16666666666666666\right)\right) \cdot re \]

   if -0.0200000000000000004 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 69.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 94.3%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 91.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   9. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \left(re \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right) \cdot im \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 62.9%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]

   12. Taylor expanded in im around inf

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
   13. Step-by-step derivation

   14. Applied rewrites 62.9%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 55.9%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(\left(\left(\left(re \cdot im\right) \cdot re\right) \cdot -0.16666666666666666\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 14: 56.6% accurate, 2.2× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\_m\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) -0.02)
    (*
     (* (fma -0.3333333333333333 (* im_m im_m) -2.0) im_m)
     (* (fma (* re re) -0.08333333333333333 0.5) re))
    (*
     (* (fma (* -0.008333333333333333 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -1.0) re)
     im_m))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= -0.02) {
		tmp = (fma(-0.3333333333333333, (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (fma((re * re), -0.08333333333333333, 0.5) * re);
	} else {
		tmp = (fma((-0.008333333333333333 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -1.0) * re) * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= -0.02)
		tmp = Float64(Float64(fma(-0.3333333333333333, Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(fma(Float64(re * re), -0.08333333333333333, 0.5) * re));
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.008333333333333333 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -1.0) * re) * im_m);
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], -0.02], N[(N[(N[(-0.3333333333333333 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(N[(N[(re * re), $MachinePrecision] * -0.08333333333333333 + 0.5), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.008333333333333333 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < -0.0200000000000000004

   1. Initial program 56.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left(\frac{-1}{3} \cdot {im}^{2} - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left(\frac{-1}{3} \cdot {im}^{2} - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left(\frac{-1}{3} \cdot {im}^{2} - 2\right) \cdot im\right)} \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{3} \cdot {im}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot im\right) \]

      4. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\frac{-1}{3} \cdot {im}^{2} + \color{blue}{-2}\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, {im}^{2}, -2\right)} \cdot im\right) \]

      6. unpow2 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. lower-*.f64 88.7

         \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

   5. Applied rewrites 88.7%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \left(\frac{1}{2} + \frac{-1}{12} \cdot {re}^{2}\right)\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + \frac{-1}{12} \cdot {re}^{2}\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\left(\frac{1}{2} + \frac{-1}{12} \cdot {re}^{2}\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      3. +-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{12} \cdot {re}^{2} + \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      4. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\left(\color{blue}{{re}^{2} \cdot \frac{-1}{12}} + \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left({re}^{2}, \frac{-1}{12}, \frac{1}{2}\right)} \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      6. unpow2 N/A

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{re \cdot re}, \frac{-1}{12}, \frac{1}{2}\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. lower-*.f64 28.2

         \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\color{blue}{re \cdot re}, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 28.2%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   if -0.0200000000000000004 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 69.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 94.3%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 91.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   9. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \left(re \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right) \cdot im \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 62.9%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]

   12. Taylor expanded in im around inf

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
   13. Step-by-step derivation

   14. Applied rewrites 62.9%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 55.8%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(re \cdot re, -0.08333333333333333, 0.5\right) \cdot re\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 15: 55.9% accurate, 2.3× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(0.16666666666666666 \cdot \left(\left(re \cdot im\_m\right) \cdot re\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im\_m \cdot im\_m\right), im\_m \cdot im\_m, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\_m\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) -0.02)
    (* (* 0.16666666666666666 (* (* re im_m) re)) re)
    (*
     (* (fma (* -0.008333333333333333 (* im_m im_m)) (* im_m im_m) -1.0) re)
     im_m))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= -0.02) {
		tmp = (0.16666666666666666 * ((re * im_m) * re)) * re;
	} else {
		tmp = (fma((-0.008333333333333333 * (im_m * im_m)), (im_m * im_m), -1.0) * re) * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= -0.02)
		tmp = Float64(Float64(0.16666666666666666 * Float64(Float64(re * im_m) * re)) * re);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.008333333333333333 * Float64(im_m * im_m)), Float64(im_m * im_m), -1.0) * re) * im_m);
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], -0.02], N[(N[(0.16666666666666666 * N[(N[(re * im$95$m), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.008333333333333333 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < -0.0200000000000000004

   1. Initial program 56.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      3. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      4. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

      5. lower-neg.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

      6. lower-sin.f64 50.0

         \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

   5. Applied rewrites 50.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto re \cdot \color{blue}{\left(-1 \cdot im + \frac{1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

   8. Applied rewrites 26.4%

      \[\leadsto \left(im \cdot \mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, re \cdot re, -1\right)\right) \cdot \color{blue}{re} \]

   9. Taylor expanded in re around inf

      \[\leadsto \left(\frac{1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right) \cdot re \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 26.4%

       \[\leadsto \left(\left(\left(im \cdot re\right) \cdot re\right) \cdot 0.16666666666666666\right) \cdot re \]

   if -0.0200000000000000004 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 69.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 94.3%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 91.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   9. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \left(re \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right) \cdot im \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 62.9%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]

   12. Taylor expanded in im around inf

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2}, im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
   13. Step-by-step derivation

   14. Applied rewrites 62.9%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 55.5%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(0.16666666666666666 \cdot \left(\left(re \cdot im\right) \cdot re\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.008333333333333333 \cdot \left(im \cdot im\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 16: 53.5% accurate, 2.4× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(0.16666666666666666 \cdot \left(\left(re \cdot im\_m\right) \cdot re\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, im\_m \cdot im\_m, -2\right) \cdot im\_m\right) \cdot \left(re \cdot 0.5\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) -0.02)
    (* (* 0.16666666666666666 (* (* re im_m) re)) re)
    (* (* (fma -0.3333333333333333 (* im_m im_m) -2.0) im_m) (* re 0.5)))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= -0.02) {
		tmp = (0.16666666666666666 * ((re * im_m) * re)) * re;
	} else {
		tmp = (fma(-0.3333333333333333, (im_m * im_m), -2.0) * im_m) * (re * 0.5);
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= -0.02)
		tmp = Float64(Float64(0.16666666666666666 * Float64(Float64(re * im_m) * re)) * re);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(-0.3333333333333333, Float64(im_m * im_m), -2.0) * im_m) * Float64(re * 0.5));
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], -0.02], N[(N[(0.16666666666666666 * N[(N[(re * im$95$m), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision], N[(N[(N[(-0.3333333333333333 * N[(im$95$m * im$95$m), $MachinePrecision] + -2.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * N[(re * 0.5), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < -0.0200000000000000004

   1. Initial program 56.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      3. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      4. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

      5. lower-neg.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

      6. lower-sin.f64 50.0

         \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

   5. Applied rewrites 50.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto re \cdot \color{blue}{\left(-1 \cdot im + \frac{1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

   8. Applied rewrites 26.4%

      \[\leadsto \left(im \cdot \mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, re \cdot re, -1\right)\right) \cdot \color{blue}{re} \]

   9. Taylor expanded in re around inf

      \[\leadsto \left(\frac{1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right) \cdot re \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 26.4%

       \[\leadsto \left(\left(\left(im \cdot re\right) \cdot re\right) \cdot 0.16666666666666666\right) \cdot re \]

   if -0.0200000000000000004 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 69.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left(\frac{-1}{3} \cdot {im}^{2} - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left(\frac{-1}{3} \cdot {im}^{2} - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left(\frac{-1}{3} \cdot {im}^{2} - 2\right) \cdot im\right)} \]

      3. sub-neg N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\left(\frac{-1}{3} \cdot {im}^{2} + \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot im\right) \]

      4. metadata-eval N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\left(\frac{-1}{3} \cdot {im}^{2} + \color{blue}{-2}\right) \cdot im\right) \]

      5. lower-fma.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, {im}^{2}, -2\right)} \cdot im\right) \]

      6. unpow2 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

      7. lower-*.f64 86.3

         \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, \color{blue}{im \cdot im}, -2\right) \cdot im\right) \]

   5. Applied rewrites 86.3%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\frac{1}{2} \cdot re\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot \frac{1}{2}\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(\frac{-1}{3}, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

      2. lower-*.f64 60.5

         \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot 0.5\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]

   8. Applied rewrites 60.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(re \cdot 0.5\right)} \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 53.6%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(0.16666666666666666 \cdot \left(\left(re \cdot im\right) \cdot re\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, im \cdot im, -2\right) \cdot im\right) \cdot \left(re \cdot 0.5\right)\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 17: 50.5% accurate, 2.5× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(0.16666666666666666 \cdot \left(\left(re \cdot im\_m\right) \cdot re\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.16666666666666666 \cdot im\_m, im\_m, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\_m\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) -0.02)
    (* (* 0.16666666666666666 (* (* re im_m) re)) re)
    (* (* (fma (* -0.16666666666666666 im_m) im_m -1.0) re) im_m))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= -0.02) {
		tmp = (0.16666666666666666 * ((re * im_m) * re)) * re;
	} else {
		tmp = (fma((-0.16666666666666666 * im_m), im_m, -1.0) * re) * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= -0.02)
		tmp = Float64(Float64(0.16666666666666666 * Float64(Float64(re * im_m) * re)) * re);
	else
		tmp = Float64(Float64(fma(Float64(-0.16666666666666666 * im_m), im_m, -1.0) * re) * im_m);
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], -0.02], N[(N[(0.16666666666666666 * N[(N[(re * im$95$m), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision], N[(N[(N[(N[(-0.16666666666666666 * im$95$m), $MachinePrecision] * im$95$m + -1.0), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < -0.0200000000000000004

   1. Initial program 56.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      3. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      4. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

      5. lower-neg.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

      6. lower-sin.f64 50.0

         \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

   5. Applied rewrites 50.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto re \cdot \color{blue}{\left(-1 \cdot im + \frac{1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

   8. Applied rewrites 26.4%

      \[\leadsto \left(im \cdot \mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, re \cdot re, -1\right)\right) \cdot \color{blue}{re} \]

   9. Taylor expanded in re around inf

      \[\leadsto \left(\frac{1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right) \cdot re \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 26.4%

       \[\leadsto \left(\left(\left(im \cdot re\right) \cdot re\right) \cdot 0.16666666666666666\right) \cdot re \]

   if -0.0200000000000000004 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 69.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(im \cdot \left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right)\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \left(\frac{1}{2} \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\left({im}^{2} \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{2520} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{60}\right) - \frac{1}{3}\right) - 2\right) \cdot im\right)} \]

   5. Applied rewrites 94.3%

      \[\leadsto \left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \color{blue}{\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.0003968253968253968, im \cdot im, -0.016666666666666666\right), im \cdot im, -0.3333333333333333\right), im \cdot im, -2\right) \cdot im\right)} \]

   6. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{im \cdot \left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

      2. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re + {im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{6} \cdot \sin re + \frac{-1}{120} \cdot \left({im}^{2} \cdot \sin re\right)\right)\right) \cdot im} \]

   8. Applied rewrites 91.4%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\sin re \cdot \mathsf{fma}\left(im \cdot im, \mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), -1\right)\right) \cdot im} \]

   9. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \left(re \cdot \left({im}^{2} \cdot \left(\frac{-1}{120} \cdot {im}^{2} - \frac{1}{6}\right) - 1\right)\right) \cdot im \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 62.9%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(im \cdot im, -0.008333333333333333, -0.16666666666666666\right), im \cdot im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]

   12. Taylor expanded in im around 0

       \[\leadsto \left(\left(\frac{-1}{6} \cdot {im}^{2} - 1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
   13. Step-by-step derivation

   14. Applied rewrites 56.4%

       \[\leadsto \left(\mathsf{fma}\left(-0.16666666666666666 \cdot im, im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 50.3%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(0.16666666666666666 \cdot \left(\left(re \cdot im\right) \cdot re\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(-0.16666666666666666 \cdot im, im, -1\right) \cdot re\right) \cdot im\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 18: 34.6% accurate, 2.5× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 0.0005:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(re \cdot re, 0.16666666666666666, -1\right) \cdot \left(re \cdot im\_m\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(-re\right) \cdot im\_m\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) 0.0005)
    (* (fma (* re re) 0.16666666666666666 -1.0) (* re im_m))
    (* (- re) im_m))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= 0.0005) {
		tmp = fma((re * re), 0.16666666666666666, -1.0) * (re * im_m);
	} else {
		tmp = -re * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= 0.0005)
		tmp = Float64(fma(Float64(re * re), 0.16666666666666666, -1.0) * Float64(re * im_m));
	else
		tmp = Float64(Float64(-re) * im_m);
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], 0.0005], N[(N[(N[(re * re), $MachinePrecision] * 0.16666666666666666 + -1.0), $MachinePrecision] * N[(re * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[((-re) * im$95$m), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < 5.0000000000000001e-4

   1. Initial program 70.5%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      3. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      4. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

      5. lower-neg.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

      6. lower-sin.f64 55.2

         \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

   5. Applied rewrites 55.2%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto re \cdot \color{blue}{\left(-1 \cdot im + \frac{1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

   8. Applied rewrites 48.0%

      \[\leadsto \left(im \cdot \mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, re \cdot re, -1\right)\right) \cdot \color{blue}{re} \]
   9. Step-by-step derivation

   10. Applied rewrites 48.0%

       \[\leadsto \mathsf{fma}\left(re \cdot re, 0.16666666666666666, -1\right) \cdot \left(im \cdot \color{blue}{re}\right) \]

   if 5.0000000000000001e-4 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 58.3%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      3. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      4. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

      5. lower-neg.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

      6. lower-sin.f64 47.1

         \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

   5. Applied rewrites 47.1%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \left(-1 \cdot re\right) \cdot im \]
   7. Step-by-step derivation

   8. Applied rewrites 16.6%

      \[\leadsto \left(-re\right) \cdot im \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 37.4%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 0.0005:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left(re \cdot re, 0.16666666666666666, -1\right) \cdot \left(re \cdot im\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(-re\right) \cdot im\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 19: 34.6% accurate, 2.5× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 0.0005:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, re \cdot re, -1\right) \cdot im\_m\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(-re\right) \cdot im\_m\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) 0.0005)
    (* (* (fma 0.16666666666666666 (* re re) -1.0) im_m) re)
    (* (- re) im_m))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= 0.0005) {
		tmp = (fma(0.16666666666666666, (re * re), -1.0) * im_m) * re;
	} else {
		tmp = -re * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= 0.0005)
		tmp = Float64(Float64(fma(0.16666666666666666, Float64(re * re), -1.0) * im_m) * re);
	else
		tmp = Float64(Float64(-re) * im_m);
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], 0.0005], N[(N[(N[(0.16666666666666666 * N[(re * re), $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision] * im$95$m), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision], N[((-re) * im$95$m), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < 5.0000000000000001e-4

   1. Initial program 70.5%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      3. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      4. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

      5. lower-neg.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

      6. lower-sin.f64 55.2

         \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

   5. Applied rewrites 55.2%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto re \cdot \color{blue}{\left(-1 \cdot im + \frac{1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

   8. Applied rewrites 48.0%

      \[\leadsto \left(im \cdot \mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, re \cdot re, -1\right)\right) \cdot \color{blue}{re} \]

   if 5.0000000000000001e-4 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 58.3%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      3. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      4. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

      5. lower-neg.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

      6. lower-sin.f64 47.1

         \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

   5. Applied rewrites 47.1%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \left(-1 \cdot re\right) \cdot im \]
   7. Step-by-step derivation

   8. Applied rewrites 16.6%

      \[\leadsto \left(-re\right) \cdot im \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 37.4%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq 0.0005:\\ \;\;\;\;\left(\mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, re \cdot re, -1\right) \cdot im\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(-re\right) \cdot im\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 20: 34.5% accurate, 2.5× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(0.16666666666666666 \cdot \left(\left(re \cdot im\_m\right) \cdot re\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(-re\right) \cdot im\_m\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m)
 :precision binary64
 (*
  im_s
  (if (<= (sin re) -0.02)
    (* (* 0.16666666666666666 (* (* re im_m) re)) re)
    (* (- re) im_m))))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (sin(re) <= -0.02) {
		tmp = (0.16666666666666666 * ((re * im_m) * re)) * re;
	} else {
		tmp = -re * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Fortran

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0d0, im)
real(8) function code(im_s, re, im_m)
    real(8), intent (in) :: im_s
    real(8), intent (in) :: re
    real(8), intent (in) :: im_m
    real(8) :: tmp
    if (sin(re) <= (-0.02d0)) then
        tmp = (0.16666666666666666d0 * ((re * im_m) * re)) * re
    else
        tmp = -re * im_m
    end if
    code = im_s * tmp
end function

Java

im\_m = Math.abs(im);
im\_s = Math.copySign(1.0, im);
public static double code(double im_s, double re, double im_m) {
	double tmp;
	if (Math.sin(re) <= -0.02) {
		tmp = (0.16666666666666666 * ((re * im_m) * re)) * re;
	} else {
		tmp = -re * im_m;
	}
	return im_s * tmp;
}

Python

im\_m = math.fabs(im)
im\_s = math.copysign(1.0, im)
def code(im_s, re, im_m):
	tmp = 0
	if math.sin(re) <= -0.02:
		tmp = (0.16666666666666666 * ((re * im_m) * re)) * re
	else:
		tmp = -re * im_m
	return im_s * tmp

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0
	if (sin(re) <= -0.02)
		tmp = Float64(Float64(0.16666666666666666 * Float64(Float64(re * im_m) * re)) * re);
	else
		tmp = Float64(Float64(-re) * im_m);
	end
	return Float64(im_s * tmp)
end

MATLAB

im\_m = abs(im);
im\_s = sign(im) * abs(1.0);
function tmp_2 = code(im_s, re, im_m)
	tmp = 0.0;
	if (sin(re) <= -0.02)
		tmp = (0.16666666666666666 * ((re * im_m) * re)) * re;
	else
		tmp = -re * im_m;
	end
	tmp_2 = im_s * tmp;
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * If[LessEqual[N[Sin[re], $MachinePrecision], -0.02], N[(N[(0.16666666666666666 * N[(N[(re * im$95$m), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * re), $MachinePrecision], N[((-re) * im$95$m), $MachinePrecision]]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Split input into 2 regimes

2. if (sin.f64 re) < -0.0200000000000000004

   1. Initial program 56.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      3. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      4. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

      5. lower-neg.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

      6. lower-sin.f64 50.0

         \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

   5. Applied rewrites 50.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto re \cdot \color{blue}{\left(-1 \cdot im + \frac{1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right)} \]
   7. Step-by-step derivation

   8. Applied rewrites 26.4%

      \[\leadsto \left(im \cdot \mathsf{fma}\left(0.16666666666666666, re \cdot re, -1\right)\right) \cdot \color{blue}{re} \]

   9. Taylor expanded in re around inf

      \[\leadsto \left(\frac{1}{6} \cdot \left(im \cdot {re}^{2}\right)\right) \cdot re \]
   10. Step-by-step derivation

   11. Applied rewrites 26.4%

       \[\leadsto \left(\left(\left(im \cdot re\right) \cdot re\right) \cdot 0.16666666666666666\right) \cdot re \]

   if -0.0200000000000000004 < (sin.f64 re)

   1. Initial program 69.1%

      \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
   2. Add Preprocessing

   3. Taylor expanded in im around 0

      \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
   4. Step-by-step derivation

      1. *-commutative N/A

         \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

      2. associate-*r* N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      3. lower-*.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

      4. mul-1-neg N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

      5. lower-neg.f64 N/A

         \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

      6. lower-sin.f64 53.1

         \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

   5. Applied rewrites 53.1%

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

   6. Taylor expanded in re around 0

      \[\leadsto \left(-1 \cdot re\right) \cdot im \]
   7. Step-by-step derivation

   8. Applied rewrites 39.9%

      \[\leadsto \left(-re\right) \cdot im \]
3. Recombined 2 regimes into one program.

4. Final simplification 37.1%

   \[\leadsto \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\sin re \leq -0.02:\\ \;\;\;\;\left(0.16666666666666666 \cdot \left(\left(re \cdot im\right) \cdot re\right)\right) \cdot re\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(-re\right) \cdot im\\ \end{array} \]
5. Add Preprocessing

Alternative 21: 32.9% accurate, 39.5× speedup

Math

\[\begin{array}{l} im\_m = \left|im\right| \\ im\_s = \mathsf{copysign}\left(1, im\right) \\ im\_s \cdot \left(\left(-re\right) \cdot im\_m\right) \end{array} \]

FPCore

im\_m = (fabs.f64 im)
im\_s = (copysign.f64 #s(literal 1 binary64) im)
(FPCore (im_s re im_m) :precision binary64 (* im_s (* (- re) im_m)))

C

im\_m = fabs(im);
im\_s = copysign(1.0, im);
double code(double im_s, double re, double im_m) {
	return im_s * (-re * im_m);
}

Fortran

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0d0, im)
real(8) function code(im_s, re, im_m)
    real(8), intent (in) :: im_s
    real(8), intent (in) :: re
    real(8), intent (in) :: im_m
    code = im_s * (-re * im_m)
end function

Java

im\_m = Math.abs(im);
im\_s = Math.copySign(1.0, im);
public static double code(double im_s, double re, double im_m) {
	return im_s * (-re * im_m);
}

Python

im\_m = math.fabs(im)
im\_s = math.copysign(1.0, im)
def code(im_s, re, im_m):
	return im_s * (-re * im_m)

Julia

im\_m = abs(im)
im\_s = copysign(1.0, im)
function code(im_s, re, im_m)
	return Float64(im_s * Float64(Float64(-re) * im_m))
end

MATLAB

im\_m = abs(im);
im\_s = sign(im) * abs(1.0);
function tmp = code(im_s, re, im_m)
	tmp = im_s * (-re * im_m);
end

Wolfram

im\_m = N[Abs[im], $MachinePrecision]
im\_s = N[With[{TMP1 = Abs[1.0], TMP2 = Sign[im]}, TMP1 * If[TMP2 == 0, 1, TMP2]], $MachinePrecision]
code[im$95$s_, re_, im$95$m_] := N[(im$95$s * N[((-re) * im$95$m), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]

Derivation

1. Initial program 66.4%

   \[\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right) \]
2. Add Preprocessing

3. Taylor expanded in im around 0

   \[\leadsto \color{blue}{-1 \cdot \left(im \cdot \sin re\right)} \]
4. Step-by-step derivation

   1. *-commutative N/A

      \[\leadsto -1 \cdot \color{blue}{\left(\sin re \cdot im\right)} \]

   2. associate-*r* N/A

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

   3. lower-*.f64 N/A

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-1 \cdot \sin re\right) \cdot im} \]

   4. mul-1-neg N/A

      \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\sin re\right)\right)} \cdot im \]

   5. lower-neg.f64 N/A

      \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right)} \cdot im \]

   6. lower-sin.f64 52.5

      \[\leadsto \left(-\color{blue}{\sin re}\right) \cdot im \]

5. Applied rewrites 52.5%

   \[\leadsto \color{blue}{\left(-\sin re\right) \cdot im} \]

6. Taylor expanded in re around 0

   \[\leadsto \left(-1 \cdot re\right) \cdot im \]
7. Step-by-step derivation

8. Applied rewrites 35.7%

   \[\leadsto \left(-re\right) \cdot im \]
9. Add Preprocessing

Developer Target 1: 99.8% accurate, 1.0× speedup

Math

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;\left|im\right| < 1:\\ \;\;\;\;-\sin re \cdot \left(\left(im + \left(\left(0.16666666666666666 \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right) + \left(\left(\left(\left(0.008333333333333333 \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right) \cdot im\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;\left(0.5 \cdot \sin re\right) \cdot \left(e^{-im} - e^{im}\right)\\ \end{array} \end{array} \]

FPCore

(FPCore (re im)
 :precision binary64
 (if (< (fabs im) 1.0)
   (-
    (*
     (sin re)
     (+
      (+ im (* (* (* 0.16666666666666666 im) im) im))
      (* (* (* (* (* 0.008333333333333333 im) im) im) im) im))))
   (* (* 0.5 (sin re)) (- (exp (- im)) (exp im)))))

C

double code(double re, double im) {
	double tmp;
	if (fabs(im) < 1.0) {
		tmp = -(sin(re) * ((im + (((0.16666666666666666 * im) * im) * im)) + (((((0.008333333333333333 * im) * im) * im) * im) * im)));
	} else {
		tmp = (0.5 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im));
	}
	return tmp;
}

Fortran

real(8) function code(re, im)
    real(8), intent (in) :: re
    real(8), intent (in) :: im
    real(8) :: tmp
    if (abs(im) < 1.0d0) then
        tmp = -(sin(re) * ((im + (((0.16666666666666666d0 * im) * im) * im)) + (((((0.008333333333333333d0 * im) * im) * im) * im) * im)))
    else
        tmp = (0.5d0 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im))
    end if
    code = tmp
end function

Java

public static double code(double re, double im) {
	double tmp;
	if (Math.abs(im) < 1.0) {
		tmp = -(Math.sin(re) * ((im + (((0.16666666666666666 * im) * im) * im)) + (((((0.008333333333333333 * im) * im) * im) * im) * im)));
	} else {
		tmp = (0.5 * Math.sin(re)) * (Math.exp(-im) - Math.exp(im));
	}
	return tmp;
}

Python

def code(re, im):
	tmp = 0
	if math.fabs(im) < 1.0:
		tmp = -(math.sin(re) * ((im + (((0.16666666666666666 * im) * im) * im)) + (((((0.008333333333333333 * im) * im) * im) * im) * im)))
	else:
		tmp = (0.5 * math.sin(re)) * (math.exp(-im) - math.exp(im))
	return tmp

Julia

function code(re, im)
	tmp = 0.0
	if (abs(im) < 1.0)
		tmp = Float64(-Float64(sin(re) * Float64(Float64(im + Float64(Float64(Float64(0.16666666666666666 * im) * im) * im)) + Float64(Float64(Float64(Float64(Float64(0.008333333333333333 * im) * im) * im) * im) * im))));
	else
		tmp = Float64(Float64(0.5 * sin(re)) * Float64(exp(Float64(-im)) - exp(im)));
	end
	return tmp
end

MATLAB

function tmp_2 = code(re, im)
	tmp = 0.0;
	if (abs(im) < 1.0)
		tmp = -(sin(re) * ((im + (((0.16666666666666666 * im) * im) * im)) + (((((0.008333333333333333 * im) * im) * im) * im) * im)));
	else
		tmp = (0.5 * sin(re)) * (exp(-im) - exp(im));
	end
	tmp_2 = tmp;
end

Wolfram

code[re_, im_] := If[Less[N[Abs[im], $MachinePrecision], 1.0], (-N[(N[Sin[re], $MachinePrecision] * N[(N[(im + N[(N[(N[(0.16666666666666666 * im), $MachinePrecision] * im), $MachinePrecision] * im), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(N[(N[(N[(0.008333333333333333 * im), $MachinePrecision] * im), $MachinePrecision] * im), $MachinePrecision] * im), $MachinePrecision] * im), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), N[(N[(0.5 * N[Sin[re], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[(N[Exp[(-im)], $MachinePrecision] - N[Exp[im], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]

Reproduce

herbie shell --seed 2024270 
(FPCore (re im)
  :name "math.cos on complex, imaginary part"
  :precision binary64

  :alt
  (! :herbie-platform default (if (< (fabs im) 1) (- (* (sin re) (+ im (* 1/6 im im im) (* 1/120 im im im im im)))) (* (* 1/2 (sin re)) (- (exp (- im)) (exp im)))))

  (* (* 0.5 (sin re)) (- (exp (- im)) (exp im))))