2tan (problem 3.3.2)

Percentage Accurate: 62.1% → 99.6%
Time: 15.8s
Alternatives: 12
Speedup: 34.5×

Specification

?
\[\left(\left(-10000 \leq x \land x \leq 10000\right) \land 10^{-16} \cdot \left|x\right| < \varepsilon\right) \land \varepsilon < \left|x\right|\]
\[\begin{array}{l} \\ \tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \end{array} \]
(FPCore (x eps) :precision binary64 (- (tan (+ x eps)) (tan x)))
double code(double x, double eps) {
	return tan((x + eps)) - tan(x);
}
real(8) function code(x, eps)
    real(8), intent (in) :: x
    real(8), intent (in) :: eps
    code = tan((x + eps)) - tan(x)
end function
public static double code(double x, double eps) {
	return Math.tan((x + eps)) - Math.tan(x);
}
def code(x, eps):
	return math.tan((x + eps)) - math.tan(x)
function code(x, eps)
	return Float64(tan(Float64(x + eps)) - tan(x))
end
function tmp = code(x, eps)
	tmp = tan((x + eps)) - tan(x);
end
code[x_, eps_] := N[(N[Tan[N[(x + eps), $MachinePrecision]], $MachinePrecision] - N[Tan[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x
\end{array}

Sampling outcomes in binary64 precision:

Local Percentage Accuracy vs ?

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

Accuracy vs Speed?

Herbie found 12 alternatives:

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

Initial Program: 62.1% accurate, 1.0× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \end{array} \]
(FPCore (x eps) :precision binary64 (- (tan (+ x eps)) (tan x)))
double code(double x, double eps) {
	return tan((x + eps)) - tan(x);
}
real(8) function code(x, eps)
    real(8), intent (in) :: x
    real(8), intent (in) :: eps
    code = tan((x + eps)) - tan(x)
end function
public static double code(double x, double eps) {
	return Math.tan((x + eps)) - Math.tan(x);
}
def code(x, eps):
	return math.tan((x + eps)) - math.tan(x)
function code(x, eps)
	return Float64(tan(Float64(x + eps)) - tan(x))
end
function tmp = code(x, eps)
	tmp = tan((x + eps)) - tan(x);
end
code[x_, eps_] := N[(N[Tan[N[(x + eps), $MachinePrecision]], $MachinePrecision] - N[Tan[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x
\end{array}

Alternative 1: 99.6% accurate, 0.1× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right)\\ t_1 := \mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right)\\ \mathsf{fma}\left(t\_0 \cdot \tan x, \tan x, t\_0 - \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right) \cdot \mathsf{fma}\left(t\_1, \varepsilon \cdot \tan x, t\_0 \cdot \left(t\_1 - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x eps)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (fma eps (tan x) 1.0))
        (t_1 (fma -0.3333333333333333 (pow (tan x) 2.0) -0.3333333333333333)))
   (*
    (fma
     (* t_0 (tan x))
     (tan x)
     (-
      t_0
      (*
       (* eps eps)
       (fma
        t_1
        (* eps (tan x))
        (* t_0 (- t_1 (fma (tan x) (tan x) (pow (tan x) 4.0))))))))
    eps)))
double code(double x, double eps) {
	double t_0 = fma(eps, tan(x), 1.0);
	double t_1 = fma(-0.3333333333333333, pow(tan(x), 2.0), -0.3333333333333333);
	return fma((t_0 * tan(x)), tan(x), (t_0 - ((eps * eps) * fma(t_1, (eps * tan(x)), (t_0 * (t_1 - fma(tan(x), tan(x), pow(tan(x), 4.0)))))))) * eps;
}
function code(x, eps)
	t_0 = fma(eps, tan(x), 1.0)
	t_1 = fma(-0.3333333333333333, (tan(x) ^ 2.0), -0.3333333333333333)
	return Float64(fma(Float64(t_0 * tan(x)), tan(x), Float64(t_0 - Float64(Float64(eps * eps) * fma(t_1, Float64(eps * tan(x)), Float64(t_0 * Float64(t_1 - fma(tan(x), tan(x), (tan(x) ^ 4.0)))))))) * eps)
end
code[x_, eps_] := Block[{t$95$0 = N[(eps * N[Tan[x], $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision]}, Block[{t$95$1 = N[(-0.3333333333333333 * N[Power[N[Tan[x], $MachinePrecision], 2.0], $MachinePrecision] + -0.3333333333333333), $MachinePrecision]}, N[(N[(N[(t$95$0 * N[Tan[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[Tan[x], $MachinePrecision] + N[(t$95$0 - N[(N[(eps * eps), $MachinePrecision] * N[(t$95$1 * N[(eps * N[Tan[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(t$95$0 * N[(t$95$1 - N[(N[Tan[x], $MachinePrecision] * N[Tan[x], $MachinePrecision] + N[Power[N[Tan[x], $MachinePrecision], 4.0], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision]]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
t_0 := \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right)\\
t_1 := \mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right)\\
\mathsf{fma}\left(t\_0 \cdot \tan x, \tan x, t\_0 - \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right) \cdot \mathsf{fma}\left(t\_1, \varepsilon \cdot \tan x, t\_0 \cdot \left(t\_1 - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon
\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Initial program 60.8%

    \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
  2. Add Preprocessing
  3. Taylor expanded in eps around 0

    \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(\left(1 + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(-1 \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \frac{\sin x \cdot \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)}{\cos x}\right)\right)\right) - \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)\right) - -1 \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right)\right) - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
  4. Applied rewrites100.0%

    \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(-\mathsf{fma}\left(\sin x \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right)}{\cos x}, -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon} \]
  5. Applied rewrites100.0%

    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, -\mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \sin x, \mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)}{\cos x}, \frac{\mathsf{fma}\left(-{\cos x}^{-2}, \mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, {\left(\sin x \cdot \tan x\right)}^{2}\right), \mathsf{fma}\left({\tan x}^{2}, -0.3333333333333333, -0.3333333333333333\right)\right)}{\cos x}\right), \mathsf{fma}\left(-{\cos x}^{-2}, \mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, {\left(\sin x \cdot \tan x\right)}^{2}\right), \mathsf{fma}\left({\tan x}^{2}, -0.3333333333333333, -0.3333333333333333\right)\right)\right), \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)\right) \cdot \color{blue}{\varepsilon} \]
  6. Applied rewrites100.0%

    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, -\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \tan x\right), -0.3333333333333333, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left({\tan x}^{2}, -0.3333333333333333, -0.3333333333333333\right) - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right), \varepsilon \cdot \tan x, \mathsf{fma}\left({\tan x}^{2}, -0.3333333333333333, -0.3333333333333333\right) - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right)\right)\right), \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
  7. Applied rewrites100.0%

    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \tan x, \tan x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) + \left(-\varepsilon \cdot \varepsilon\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right), \varepsilon \cdot \tan x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right) - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon \]
  8. Final simplification100.0%

    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \tan x, \tan x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) - \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right), \varepsilon \cdot \tan x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right) - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon \]
  9. Add Preprocessing

Alternative 2: 99.6% accurate, 0.1× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right)\\ t_1 := \mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right)\\ \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right), t\_0, \left(\left(-\varepsilon\right) \cdot \varepsilon\right) \cdot \mathsf{fma}\left(t\_1, \varepsilon \cdot \tan x, t\_0 \cdot \left(t\_1 - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x eps)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (fma eps (tan x) 1.0))
        (t_1 (fma -0.3333333333333333 (pow (tan x) 2.0) -0.3333333333333333)))
   (*
    (fma
     (fma (tan x) (tan x) 1.0)
     t_0
     (*
      (* (- eps) eps)
      (fma
       t_1
       (* eps (tan x))
       (* t_0 (- t_1 (fma (tan x) (tan x) (pow (tan x) 4.0)))))))
    eps)))
double code(double x, double eps) {
	double t_0 = fma(eps, tan(x), 1.0);
	double t_1 = fma(-0.3333333333333333, pow(tan(x), 2.0), -0.3333333333333333);
	return fma(fma(tan(x), tan(x), 1.0), t_0, ((-eps * eps) * fma(t_1, (eps * tan(x)), (t_0 * (t_1 - fma(tan(x), tan(x), pow(tan(x), 4.0))))))) * eps;
}
function code(x, eps)
	t_0 = fma(eps, tan(x), 1.0)
	t_1 = fma(-0.3333333333333333, (tan(x) ^ 2.0), -0.3333333333333333)
	return Float64(fma(fma(tan(x), tan(x), 1.0), t_0, Float64(Float64(Float64(-eps) * eps) * fma(t_1, Float64(eps * tan(x)), Float64(t_0 * Float64(t_1 - fma(tan(x), tan(x), (tan(x) ^ 4.0))))))) * eps)
end
code[x_, eps_] := Block[{t$95$0 = N[(eps * N[Tan[x], $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision]}, Block[{t$95$1 = N[(-0.3333333333333333 * N[Power[N[Tan[x], $MachinePrecision], 2.0], $MachinePrecision] + -0.3333333333333333), $MachinePrecision]}, N[(N[(N[(N[Tan[x], $MachinePrecision] * N[Tan[x], $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision] * t$95$0 + N[(N[((-eps) * eps), $MachinePrecision] * N[(t$95$1 * N[(eps * N[Tan[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(t$95$0 * N[(t$95$1 - N[(N[Tan[x], $MachinePrecision] * N[Tan[x], $MachinePrecision] + N[Power[N[Tan[x], $MachinePrecision], 4.0], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision]]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
t_0 := \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right)\\
t_1 := \mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right)\\
\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right), t\_0, \left(\left(-\varepsilon\right) \cdot \varepsilon\right) \cdot \mathsf{fma}\left(t\_1, \varepsilon \cdot \tan x, t\_0 \cdot \left(t\_1 - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon
\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Initial program 60.8%

    \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
  2. Add Preprocessing
  3. Taylor expanded in eps around 0

    \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(\left(1 + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(-1 \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \frac{\sin x \cdot \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)}{\cos x}\right)\right)\right) - \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)\right) - -1 \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right)\right) - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
  4. Applied rewrites100.0%

    \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(-\mathsf{fma}\left(\sin x \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right)}{\cos x}, -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon} \]
  5. Applied rewrites100.0%

    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, -\mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \sin x, \mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)}{\cos x}, \frac{\mathsf{fma}\left(-{\cos x}^{-2}, \mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, {\left(\sin x \cdot \tan x\right)}^{2}\right), \mathsf{fma}\left({\tan x}^{2}, -0.3333333333333333, -0.3333333333333333\right)\right)}{\cos x}\right), \mathsf{fma}\left(-{\cos x}^{-2}, \mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, {\left(\sin x \cdot \tan x\right)}^{2}\right), \mathsf{fma}\left({\tan x}^{2}, -0.3333333333333333, -0.3333333333333333\right)\right)\right), \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)\right) \cdot \color{blue}{\varepsilon} \]
  6. Applied rewrites100.0%

    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, -\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \tan x\right), -0.3333333333333333, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left({\tan x}^{2}, -0.3333333333333333, -0.3333333333333333\right) - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right), \varepsilon \cdot \tan x, \mathsf{fma}\left({\tan x}^{2}, -0.3333333333333333, -0.3333333333333333\right) - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right)\right)\right), \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
  7. Applied rewrites100.0%

    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right), \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right), \left(-\varepsilon \cdot \varepsilon\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right), \varepsilon \cdot \tan x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right) - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon \]
  8. Final simplification100.0%

    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right), \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right), \left(\left(-\varepsilon\right) \cdot \varepsilon\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right), \varepsilon \cdot \tan x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \left(\mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, {\tan x}^{2}, -0.3333333333333333\right) - \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, {\tan x}^{4}\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon \]
  9. Add Preprocessing

Alternative 3: 99.3% accurate, 0.2× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right)\\ t_1 := \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right)\\ \frac{\left({t\_0}^{3} + {t\_1}^{3}\right) \cdot \varepsilon}{\mathsf{fma}\left(t\_0, t\_0 - t\_1, {t\_1}^{2}\right)} \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x eps)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (* (fma (tan x) (tan x) 1.0) (fma eps (tan x) 1.0)))
        (t_1
         (*
          (fma
           (fma 0.6666666666666666 eps (* 1.3333333333333333 x))
           x
           0.3333333333333333)
          (* eps eps))))
   (/
    (* (+ (pow t_0 3.0) (pow t_1 3.0)) eps)
    (fma t_0 (- t_0 t_1) (pow t_1 2.0)))))
double code(double x, double eps) {
	double t_0 = fma(tan(x), tan(x), 1.0) * fma(eps, tan(x), 1.0);
	double t_1 = fma(fma(0.6666666666666666, eps, (1.3333333333333333 * x)), x, 0.3333333333333333) * (eps * eps);
	return ((pow(t_0, 3.0) + pow(t_1, 3.0)) * eps) / fma(t_0, (t_0 - t_1), pow(t_1, 2.0));
}
function code(x, eps)
	t_0 = Float64(fma(tan(x), tan(x), 1.0) * fma(eps, tan(x), 1.0))
	t_1 = Float64(fma(fma(0.6666666666666666, eps, Float64(1.3333333333333333 * x)), x, 0.3333333333333333) * Float64(eps * eps))
	return Float64(Float64(Float64((t_0 ^ 3.0) + (t_1 ^ 3.0)) * eps) / fma(t_0, Float64(t_0 - t_1), (t_1 ^ 2.0)))
end
code[x_, eps_] := Block[{t$95$0 = N[(N[(N[Tan[x], $MachinePrecision] * N[Tan[x], $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision] * N[(eps * N[Tan[x], $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, Block[{t$95$1 = N[(N[(N[(0.6666666666666666 * eps + N[(1.3333333333333333 * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * x + 0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(eps * eps), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]}, N[(N[(N[(N[Power[t$95$0, 3.0], $MachinePrecision] + N[Power[t$95$1, 3.0], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision] / N[(t$95$0 * N[(t$95$0 - t$95$1), $MachinePrecision] + N[Power[t$95$1, 2.0], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
t_0 := \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right)\\
t_1 := \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right)\\
\frac{\left({t\_0}^{3} + {t\_1}^{3}\right) \cdot \varepsilon}{\mathsf{fma}\left(t\_0, t\_0 - t\_1, {t\_1}^{2}\right)}
\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Initial program 60.8%

    \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
  2. Add Preprocessing
  3. Taylor expanded in eps around 0

    \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(\left(1 + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(-1 \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \frac{\sin x \cdot \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)}{\cos x}\right)\right)\right) - \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)\right) - -1 \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right)\right) - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
  4. Applied rewrites100.0%

    \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(-\mathsf{fma}\left(\sin x \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right)}{\cos x}, -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon} \]
  5. Taylor expanded in x around 0

    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{3} + x \cdot \left(\frac{4}{3} \cdot x - \frac{-2}{3} \cdot \varepsilon\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
  6. Step-by-step derivation
    1. Applied rewrites99.8%

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
    2. Step-by-step derivation
      1. Applied rewrites99.8%

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \frac{{\left(\varepsilon \cdot \tan x\right)}^{2} - 1}{\mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, -1\right)}\right) \cdot \varepsilon \]
      2. Applied rewrites99.8%

        \[\leadsto \frac{\left({\left(\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right)\right)}^{3} + {\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right)\right)}^{3}\right) \cdot \varepsilon}{\color{blue}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right), \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) - \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right), {\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right)\right)}^{2}\right)}} \]
      3. Add Preprocessing

      Alternative 4: 99.3% accurate, 0.3× speedup?

      \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left({\left(\varepsilon \cdot \tan x\right)}^{2} - 1, {\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, -1\right)\right)}^{-1} \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right), \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right)\right) \cdot \varepsilon \end{array} \]
      (FPCore (x eps)
       :precision binary64
       (*
        (fma
         (- (pow (* eps (tan x)) 2.0) 1.0)
         (* (pow (fma eps (tan x) -1.0) -1.0) (fma (tan x) (tan x) 1.0))
         (*
          (fma
           (fma 0.6666666666666666 eps (* 1.3333333333333333 x))
           x
           0.3333333333333333)
          (* eps eps)))
        eps))
      double code(double x, double eps) {
      	return fma((pow((eps * tan(x)), 2.0) - 1.0), (pow(fma(eps, tan(x), -1.0), -1.0) * fma(tan(x), tan(x), 1.0)), (fma(fma(0.6666666666666666, eps, (1.3333333333333333 * x)), x, 0.3333333333333333) * (eps * eps))) * eps;
      }
      
      function code(x, eps)
      	return Float64(fma(Float64((Float64(eps * tan(x)) ^ 2.0) - 1.0), Float64((fma(eps, tan(x), -1.0) ^ -1.0) * fma(tan(x), tan(x), 1.0)), Float64(fma(fma(0.6666666666666666, eps, Float64(1.3333333333333333 * x)), x, 0.3333333333333333) * Float64(eps * eps))) * eps)
      end
      
      code[x_, eps_] := N[(N[(N[(N[Power[N[(eps * N[Tan[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision], 2.0], $MachinePrecision] - 1.0), $MachinePrecision] * N[(N[Power[N[(eps * N[Tan[x], $MachinePrecision] + -1.0), $MachinePrecision], -1.0], $MachinePrecision] * N[(N[Tan[x], $MachinePrecision] * N[Tan[x], $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[(N[(0.6666666666666666 * eps + N[(1.3333333333333333 * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * x + 0.3333333333333333), $MachinePrecision] * N[(eps * eps), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision]
      
      \begin{array}{l}
      
      \\
      \mathsf{fma}\left({\left(\varepsilon \cdot \tan x\right)}^{2} - 1, {\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, -1\right)\right)}^{-1} \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right), \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right)\right) \cdot \varepsilon
      \end{array}
      
      Derivation
      1. Initial program 60.8%

        \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
      2. Add Preprocessing
      3. Taylor expanded in eps around 0

        \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(\left(1 + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(-1 \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \frac{\sin x \cdot \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)}{\cos x}\right)\right)\right) - \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)\right) - -1 \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right)\right) - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
      4. Applied rewrites100.0%

        \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(-\mathsf{fma}\left(\sin x \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right)}{\cos x}, -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon} \]
      5. Taylor expanded in x around 0

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{3} + x \cdot \left(\frac{4}{3} \cdot x - \frac{-2}{3} \cdot \varepsilon\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
      6. Step-by-step derivation
        1. Applied rewrites99.8%

          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
        2. Step-by-step derivation
          1. Applied rewrites99.8%

            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \frac{{\left(\varepsilon \cdot \tan x\right)}^{2} - 1}{\mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, -1\right)}\right) \cdot \varepsilon \]
          2. Step-by-step derivation
            1. Applied rewrites99.8%

              \[\leadsto \mathsf{fma}\left({\left(\varepsilon \cdot \tan x\right)}^{2} - 1, {\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, -1\right)\right)}^{-1} \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right), \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \left(\varepsilon \cdot \varepsilon\right)\right) \cdot \varepsilon \]
            2. Add Preprocessing

            Alternative 5: 99.3% accurate, 0.6× speedup?

            \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \end{array} \]
            (FPCore (x eps)
             :precision binary64
             (*
              (fma
               (*
                (fma
                 (fma 0.6666666666666666 eps (* 1.3333333333333333 x))
                 x
                 0.3333333333333333)
                eps)
               eps
               (* (fma (tan x) (tan x) 1.0) (fma eps (tan x) 1.0)))
              eps))
            double code(double x, double eps) {
            	return fma((fma(fma(0.6666666666666666, eps, (1.3333333333333333 * x)), x, 0.3333333333333333) * eps), eps, (fma(tan(x), tan(x), 1.0) * fma(eps, tan(x), 1.0))) * eps;
            }
            
            function code(x, eps)
            	return Float64(fma(Float64(fma(fma(0.6666666666666666, eps, Float64(1.3333333333333333 * x)), x, 0.3333333333333333) * eps), eps, Float64(fma(tan(x), tan(x), 1.0) * fma(eps, tan(x), 1.0))) * eps)
            end
            
            code[x_, eps_] := N[(N[(N[(N[(N[(0.6666666666666666 * eps + N[(1.3333333333333333 * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * x + 0.3333333333333333), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision] * eps + N[(N[(N[Tan[x], $MachinePrecision] * N[Tan[x], $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision] * N[(eps * N[Tan[x], $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision]
            
            \begin{array}{l}
            
            \\
            \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon
            \end{array}
            
            Derivation
            1. Initial program 60.8%

              \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
            2. Add Preprocessing
            3. Taylor expanded in eps around 0

              \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(\left(1 + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(-1 \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \frac{\sin x \cdot \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)}{\cos x}\right)\right)\right) - \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)\right) - -1 \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right)\right) - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
            4. Applied rewrites100.0%

              \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(-\mathsf{fma}\left(\sin x \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right)}{\cos x}, -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon} \]
            5. Taylor expanded in x around 0

              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{3} + x \cdot \left(\frac{4}{3} \cdot x - \frac{-2}{3} \cdot \varepsilon\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
            6. Step-by-step derivation
              1. Applied rewrites99.8%

                \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
              2. Step-by-step derivation
                1. Applied rewrites99.8%

                  \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                2. Add Preprocessing

                Alternative 6: 99.5% accurate, 0.6× speedup?

                \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 0.3333333333333333, \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \end{array} \]
                (FPCore (x eps)
                 :precision binary64
                 (*
                  (fma
                   (* eps eps)
                   0.3333333333333333
                   (* (fma eps (tan x) 1.0) (fma (tan x) (tan x) 1.0)))
                  eps))
                double code(double x, double eps) {
                	return fma((eps * eps), 0.3333333333333333, (fma(eps, tan(x), 1.0) * fma(tan(x), tan(x), 1.0))) * eps;
                }
                
                function code(x, eps)
                	return Float64(fma(Float64(eps * eps), 0.3333333333333333, Float64(fma(eps, tan(x), 1.0) * fma(tan(x), tan(x), 1.0))) * eps)
                end
                
                code[x_, eps_] := N[(N[(N[(eps * eps), $MachinePrecision] * 0.3333333333333333 + N[(N[(eps * N[Tan[x], $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision] * N[(N[Tan[x], $MachinePrecision] * N[Tan[x], $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision]
                
                \begin{array}{l}
                
                \\
                \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 0.3333333333333333, \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon
                \end{array}
                
                Derivation
                1. Initial program 60.8%

                  \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
                2. Add Preprocessing
                3. Taylor expanded in eps around 0

                  \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(\left(1 + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(-1 \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \frac{\sin x \cdot \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)}{\cos x}\right)\right)\right) - \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)\right) - -1 \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right)\right) - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
                4. Applied rewrites100.0%

                  \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(-\mathsf{fma}\left(\sin x \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right)}{\cos x}, -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon} \]
                5. Applied rewrites100.0%

                  \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, -\mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \sin x, \mathsf{fma}\left(-0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)}{\cos x}, \frac{\mathsf{fma}\left(-{\cos x}^{-2}, \mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, {\left(\sin x \cdot \tan x\right)}^{2}\right), \mathsf{fma}\left({\tan x}^{2}, -0.3333333333333333, -0.3333333333333333\right)\right)}{\cos x}\right), \mathsf{fma}\left(-{\cos x}^{-2}, \mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, {\left(\sin x \cdot \tan x\right)}^{2}\right), \mathsf{fma}\left({\tan x}^{2}, -0.3333333333333333, -0.3333333333333333\right)\right)\right), \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)\right) \cdot \color{blue}{\varepsilon} \]
                6. Taylor expanded in x around 0

                  \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, \frac{1}{3}, \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                7. Step-by-step derivation
                  1. Applied rewrites99.8%

                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 0.3333333333333333, \mathsf{fma}\left(\varepsilon, \tan x, 1\right) \cdot \mathsf{fma}\left(\tan x, \tan x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                  2. Add Preprocessing

                  Alternative 7: 98.2% accurate, 1.4× speedup?

                  \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 1.3333333333333333, 1\right), x, \mathsf{fma}\left({\varepsilon}^{3}, 0.6666666666666666, \varepsilon\right)\right), x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 0.3333333333333333, 1\right) \cdot \varepsilon\right) \end{array} \]
                  (FPCore (x eps)
                   :precision binary64
                   (fma
                    (*
                     eps
                     (fma
                      (fma (* eps eps) 1.3333333333333333 1.0)
                      x
                      (fma (pow eps 3.0) 0.6666666666666666 eps)))
                    x
                    (* (fma (* eps eps) 0.3333333333333333 1.0) eps)))
                  double code(double x, double eps) {
                  	return fma((eps * fma(fma((eps * eps), 1.3333333333333333, 1.0), x, fma(pow(eps, 3.0), 0.6666666666666666, eps))), x, (fma((eps * eps), 0.3333333333333333, 1.0) * eps));
                  }
                  
                  function code(x, eps)
                  	return fma(Float64(eps * fma(fma(Float64(eps * eps), 1.3333333333333333, 1.0), x, fma((eps ^ 3.0), 0.6666666666666666, eps))), x, Float64(fma(Float64(eps * eps), 0.3333333333333333, 1.0) * eps))
                  end
                  
                  code[x_, eps_] := N[(N[(eps * N[(N[(N[(eps * eps), $MachinePrecision] * 1.3333333333333333 + 1.0), $MachinePrecision] * x + N[(N[Power[eps, 3.0], $MachinePrecision] * 0.6666666666666666 + eps), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * x + N[(N[(N[(eps * eps), $MachinePrecision] * 0.3333333333333333 + 1.0), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
                  
                  \begin{array}{l}
                  
                  \\
                  \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 1.3333333333333333, 1\right), x, \mathsf{fma}\left({\varepsilon}^{3}, 0.6666666666666666, \varepsilon\right)\right), x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 0.3333333333333333, 1\right) \cdot \varepsilon\right)
                  \end{array}
                  
                  Derivation
                  1. Initial program 60.8%

                    \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
                  2. Add Preprocessing
                  3. Taylor expanded in eps around 0

                    \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(\left(1 + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(-1 \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \frac{\sin x \cdot \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)}{\cos x}\right)\right)\right) - \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)\right) - -1 \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right)\right) - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
                  4. Applied rewrites100.0%

                    \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(-\mathsf{fma}\left(\sin x \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right)}{\cos x}, -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon} \]
                  5. Taylor expanded in x around 0

                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{3} + x \cdot \left(\frac{4}{3} \cdot x - \frac{-2}{3} \cdot \varepsilon\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                  6. Step-by-step derivation
                    1. Applied rewrites99.8%

                      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                    2. Taylor expanded in x around 0

                      \[\leadsto \left(1 + \left(\frac{1}{3} \cdot {\varepsilon}^{2} + x \cdot \left(\varepsilon + \left(\frac{2}{3} \cdot {\varepsilon}^{3} + x \cdot \left(1 + \frac{4}{3} \cdot {\varepsilon}^{2}\right)\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                    3. Step-by-step derivation
                      1. Applied rewrites99.2%

                        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 1.3333333333333333, 1\right), x, \mathsf{fma}\left({\varepsilon}^{3}, 0.6666666666666666, \varepsilon\right)\right), x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 0.3333333333333333, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                      2. Taylor expanded in x around 0

                        \[\leadsto \varepsilon \cdot \left(1 + \frac{1}{3} \cdot {\varepsilon}^{2}\right) + \color{blue}{x \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(x \cdot \left(1 + \frac{4}{3} \cdot {\varepsilon}^{2}\right)\right) + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon + \frac{2}{3} \cdot {\varepsilon}^{3}\right)\right)} \]
                      3. Step-by-step derivation
                        1. Applied rewrites99.2%

                          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 1.3333333333333333, 1\right), x, \mathsf{fma}\left({\varepsilon}^{3}, 0.6666666666666666, \varepsilon\right)\right), \color{blue}{x}, \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 0.3333333333333333, 1\right) \cdot \varepsilon\right) \]
                        2. Add Preprocessing

                        Alternative 8: 98.2% accurate, 4.5× speedup?

                        \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666 \cdot \varepsilon, x, \mathsf{fma}\left(x \cdot x, 1.3333333333333333, 0.3333333333333333\right)\right), \varepsilon, x\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(x, x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \end{array} \]
                        (FPCore (x eps)
                         :precision binary64
                         (*
                          (fma
                           (fma
                            (fma
                             (* 0.6666666666666666 eps)
                             x
                             (fma (* x x) 1.3333333333333333 0.3333333333333333))
                            eps
                            x)
                           eps
                           (fma x x 1.0))
                          eps))
                        double code(double x, double eps) {
                        	return fma(fma(fma((0.6666666666666666 * eps), x, fma((x * x), 1.3333333333333333, 0.3333333333333333)), eps, x), eps, fma(x, x, 1.0)) * eps;
                        }
                        
                        function code(x, eps)
                        	return Float64(fma(fma(fma(Float64(0.6666666666666666 * eps), x, fma(Float64(x * x), 1.3333333333333333, 0.3333333333333333)), eps, x), eps, fma(x, x, 1.0)) * eps)
                        end
                        
                        code[x_, eps_] := N[(N[(N[(N[(N[(0.6666666666666666 * eps), $MachinePrecision] * x + N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 1.3333333333333333 + 0.3333333333333333), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * eps + x), $MachinePrecision] * eps + N[(x * x + 1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision]
                        
                        \begin{array}{l}
                        
                        \\
                        \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666 \cdot \varepsilon, x, \mathsf{fma}\left(x \cdot x, 1.3333333333333333, 0.3333333333333333\right)\right), \varepsilon, x\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(x, x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon
                        \end{array}
                        
                        Derivation
                        1. Initial program 60.8%

                          \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
                        2. Add Preprocessing
                        3. Taylor expanded in eps around 0

                          \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(\left(1 + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(-1 \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \frac{\sin x \cdot \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)}{\cos x}\right)\right)\right) - \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)\right) - -1 \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right)\right) - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
                        4. Applied rewrites100.0%

                          \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(-\mathsf{fma}\left(\sin x \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right)}{\cos x}, -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon} \]
                        5. Taylor expanded in x around 0

                          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{3} + x \cdot \left(\frac{4}{3} \cdot x - \frac{-2}{3} \cdot \varepsilon\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                        6. Step-by-step derivation
                          1. Applied rewrites99.8%

                            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                          2. Taylor expanded in x around 0

                            \[\leadsto \left(1 + \left(\frac{1}{3} \cdot {\varepsilon}^{2} + x \cdot \left(\varepsilon + \left(\frac{2}{3} \cdot {\varepsilon}^{3} + x \cdot \left(1 + \frac{4}{3} \cdot {\varepsilon}^{2}\right)\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                          3. Step-by-step derivation
                            1. Applied rewrites99.2%

                              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 1.3333333333333333, 1\right), x, \mathsf{fma}\left({\varepsilon}^{3}, 0.6666666666666666, \varepsilon\right)\right), x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 0.3333333333333333, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                            2. Taylor expanded in eps around 0

                              \[\leadsto \left(1 + \left(\varepsilon \cdot \left(x + \varepsilon \cdot \left(\frac{1}{3} + \left(\frac{2}{3} \cdot \left(\varepsilon \cdot x\right) + \frac{4}{3} \cdot {x}^{2}\right)\right)\right) + {x}^{2}\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                            3. Step-by-step derivation
                              1. Applied rewrites99.2%

                                \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666 \cdot \varepsilon, x, \mathsf{fma}\left(x \cdot x, 1.3333333333333333, 0.3333333333333333\right)\right), \varepsilon, x\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(x, x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                              2. Add Preprocessing

                              Alternative 9: 98.2% accurate, 5.9× speedup?

                              \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x \cdot x, 1.3333333333333333, 0.3333333333333333\right), \varepsilon, x\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(x, x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \end{array} \]
                              (FPCore (x eps)
                               :precision binary64
                               (*
                                (fma
                                 (fma (fma (* x x) 1.3333333333333333 0.3333333333333333) eps x)
                                 eps
                                 (fma x x 1.0))
                                eps))
                              double code(double x, double eps) {
                              	return fma(fma(fma((x * x), 1.3333333333333333, 0.3333333333333333), eps, x), eps, fma(x, x, 1.0)) * eps;
                              }
                              
                              function code(x, eps)
                              	return Float64(fma(fma(fma(Float64(x * x), 1.3333333333333333, 0.3333333333333333), eps, x), eps, fma(x, x, 1.0)) * eps)
                              end
                              
                              code[x_, eps_] := N[(N[(N[(N[(N[(x * x), $MachinePrecision] * 1.3333333333333333 + 0.3333333333333333), $MachinePrecision] * eps + x), $MachinePrecision] * eps + N[(x * x + 1.0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision]
                              
                              \begin{array}{l}
                              
                              \\
                              \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x \cdot x, 1.3333333333333333, 0.3333333333333333\right), \varepsilon, x\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(x, x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon
                              \end{array}
                              
                              Derivation
                              1. Initial program 60.8%

                                \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
                              2. Add Preprocessing
                              3. Taylor expanded in eps around 0

                                \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(\left(1 + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(-1 \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \frac{\sin x \cdot \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)}{\cos x}\right)\right)\right) - \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)\right) - -1 \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right)\right) - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
                              4. Applied rewrites100.0%

                                \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(-\mathsf{fma}\left(\sin x \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right)}{\cos x}, -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon} \]
                              5. Taylor expanded in x around 0

                                \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{3} + x \cdot \left(\frac{4}{3} \cdot x - \frac{-2}{3} \cdot \varepsilon\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                              6. Step-by-step derivation
                                1. Applied rewrites99.8%

                                  \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                                2. Taylor expanded in x around 0

                                  \[\leadsto \left(1 + \left(\frac{1}{3} \cdot {\varepsilon}^{2} + x \cdot \left(\varepsilon + \left(\frac{2}{3} \cdot {\varepsilon}^{3} + x \cdot \left(1 + \frac{4}{3} \cdot {\varepsilon}^{2}\right)\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                                3. Step-by-step derivation
                                  1. Applied rewrites99.2%

                                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 1.3333333333333333, 1\right), x, \mathsf{fma}\left({\varepsilon}^{3}, 0.6666666666666666, \varepsilon\right)\right), x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 0.3333333333333333, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                                  2. Taylor expanded in eps around 0

                                    \[\leadsto \left(1 + \left(\varepsilon \cdot \left(x + \varepsilon \cdot \left(\frac{1}{3} + \frac{4}{3} \cdot {x}^{2}\right)\right) + {x}^{2}\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                                  3. Step-by-step derivation
                                    1. Applied rewrites99.2%

                                      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(x \cdot x, 1.3333333333333333, 0.3333333333333333\right), \varepsilon, x\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(x, x, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                                    2. Add Preprocessing

                                    Alternative 10: 98.2% accurate, 13.8× speedup?

                                    \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left(x, \varepsilon + x, 1\right) \cdot \varepsilon \end{array} \]
                                    (FPCore (x eps) :precision binary64 (* (fma x (+ eps x) 1.0) eps))
                                    double code(double x, double eps) {
                                    	return fma(x, (eps + x), 1.0) * eps;
                                    }
                                    
                                    function code(x, eps)
                                    	return Float64(fma(x, Float64(eps + x), 1.0) * eps)
                                    end
                                    
                                    code[x_, eps_] := N[(N[(x * N[(eps + x), $MachinePrecision] + 1.0), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision]
                                    
                                    \begin{array}{l}
                                    
                                    \\
                                    \mathsf{fma}\left(x, \varepsilon + x, 1\right) \cdot \varepsilon
                                    \end{array}
                                    
                                    Derivation
                                    1. Initial program 60.8%

                                      \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
                                    2. Add Preprocessing
                                    3. Taylor expanded in eps around 0

                                      \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(\left(1 + \varepsilon \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(-1 \cdot \left(\varepsilon \cdot \left(\frac{-1}{2} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \left(\frac{1}{6} \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x} + \frac{\sin x \cdot \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)}{\cos x}\right)\right)\right) - \left(\frac{1}{6} + \left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{{\cos x}^{2}} + \left(\frac{-1}{2} \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right) + \frac{1}{6} \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)\right) - -1 \cdot \frac{\sin x \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right)\right) - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
                                    4. Applied rewrites100.0%

                                      \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\left(-\mathsf{fma}\left(\sin x \cdot \mathsf{fma}\left(\frac{\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right)}{\cos x}, -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)}{\cos x}\right), \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right), -0.3333333333333333, \frac{\mathsf{fma}\left(\sin x, \sin x, \frac{{\sin x}^{4}}{{\cos x}^{2}}\right)}{-{\cos x}^{2}}\right)\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon} \]
                                    5. Taylor expanded in x around 0

                                      \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\left(\frac{1}{3} + x \cdot \left(\frac{4}{3} \cdot x - \frac{-2}{3} \cdot \varepsilon\right)\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                                    6. Step-by-step derivation
                                      1. Applied rewrites99.8%

                                        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(0.6666666666666666, \varepsilon, 1.3333333333333333 \cdot x\right), x, 0.3333333333333333\right) \cdot \varepsilon, \varepsilon, \mathsf{fma}\left(\frac{\sin x}{{\cos x}^{2}}, \sin x, 1\right) \cdot \left(\frac{\sin x \cdot \varepsilon}{\cos x} + 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                                      2. Taylor expanded in x around 0

                                        \[\leadsto \left(1 + \left(\frac{1}{3} \cdot {\varepsilon}^{2} + x \cdot \left(\varepsilon + \left(\frac{2}{3} \cdot {\varepsilon}^{3} + x \cdot \left(1 + \frac{4}{3} \cdot {\varepsilon}^{2}\right)\right)\right)\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                                      3. Step-by-step derivation
                                        1. Applied rewrites99.2%

                                          \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 1.3333333333333333, 1\right), x, \mathsf{fma}\left({\varepsilon}^{3}, 0.6666666666666666, \varepsilon\right)\right), x, \mathsf{fma}\left(\varepsilon \cdot \varepsilon, 0.3333333333333333, 1\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                                        2. Taylor expanded in eps around 0

                                          \[\leadsto \left(1 + \left(\varepsilon \cdot x + {x}^{2}\right)\right) \cdot \varepsilon \]
                                        3. Step-by-step derivation
                                          1. Applied rewrites99.1%

                                            \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, \varepsilon + x, 1\right) \cdot \varepsilon \]
                                          2. Add Preprocessing

                                          Alternative 11: 98.1% accurate, 17.3× speedup?

                                          \[\begin{array}{l} \\ \mathsf{fma}\left(x, x, 1\right) \cdot \varepsilon \end{array} \]
                                          (FPCore (x eps) :precision binary64 (* (fma x x 1.0) eps))
                                          double code(double x, double eps) {
                                          	return fma(x, x, 1.0) * eps;
                                          }
                                          
                                          function code(x, eps)
                                          	return Float64(fma(x, x, 1.0) * eps)
                                          end
                                          
                                          code[x_, eps_] := N[(N[(x * x + 1.0), $MachinePrecision] * eps), $MachinePrecision]
                                          
                                          \begin{array}{l}
                                          
                                          \\
                                          \mathsf{fma}\left(x, x, 1\right) \cdot \varepsilon
                                          \end{array}
                                          
                                          Derivation
                                          1. Initial program 60.8%

                                            \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
                                          2. Add Preprocessing
                                          3. Taylor expanded in eps around 0

                                            \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
                                          4. Step-by-step derivation
                                            1. sub-negN/A

                                              \[\leadsto \varepsilon \cdot \color{blue}{\left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)} \]
                                            2. +-commutativeN/A

                                              \[\leadsto \varepsilon \cdot \color{blue}{\left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right) + 1\right)} \]
                                            3. distribute-rgt-inN/A

                                              \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right) \cdot \varepsilon + 1 \cdot \varepsilon} \]
                                            4. *-lft-identityN/A

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

                                              \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right), \varepsilon, \varepsilon\right)} \]
                                            6. mul-1-negN/A

                                              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{neg}\left(\color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)}\right), \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                            7. remove-double-negN/A

                                              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                            8. lower-/.f64N/A

                                              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                            9. lower-pow.f64N/A

                                              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\frac{\color{blue}{{\sin x}^{2}}}{{\cos x}^{2}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                            10. lower-sin.f64N/A

                                              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\frac{{\color{blue}{\sin x}}^{2}}{{\cos x}^{2}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                            11. lower-pow.f64N/A

                                              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\frac{{\sin x}^{2}}{\color{blue}{{\cos x}^{2}}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                            12. lower-cos.f6499.2

                                              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\frac{{\sin x}^{2}}{{\color{blue}{\cos x}}^{2}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                          5. Applied rewrites99.2%

                                            \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}, \varepsilon, \varepsilon\right)} \]
                                          6. Taylor expanded in x around 0

                                            \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{2}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                          7. Step-by-step derivation
                                            1. Applied rewrites98.9%

                                              \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x \cdot x, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                            2. Step-by-step derivation
                                              1. Applied rewrites98.9%

                                                \[\leadsto \left(x \cdot x + 1\right) \cdot \color{blue}{\varepsilon} \]
                                              2. Taylor expanded in x around 0

                                                \[\leadsto \left(1 + {x}^{2}\right) \cdot \varepsilon \]
                                              3. Step-by-step derivation
                                                1. Applied rewrites98.9%

                                                  \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x, x, 1\right) \cdot \varepsilon \]
                                                2. Add Preprocessing

                                                Alternative 12: 97.7% accurate, 34.5× speedup?

                                                \[\begin{array}{l} \\ 1 \cdot \varepsilon \end{array} \]
                                                (FPCore (x eps) :precision binary64 (* 1.0 eps))
                                                double code(double x, double eps) {
                                                	return 1.0 * eps;
                                                }
                                                
                                                real(8) function code(x, eps)
                                                    real(8), intent (in) :: x
                                                    real(8), intent (in) :: eps
                                                    code = 1.0d0 * eps
                                                end function
                                                
                                                public static double code(double x, double eps) {
                                                	return 1.0 * eps;
                                                }
                                                
                                                def code(x, eps):
                                                	return 1.0 * eps
                                                
                                                function code(x, eps)
                                                	return Float64(1.0 * eps)
                                                end
                                                
                                                function tmp = code(x, eps)
                                                	tmp = 1.0 * eps;
                                                end
                                                
                                                code[x_, eps_] := N[(1.0 * eps), $MachinePrecision]
                                                
                                                \begin{array}{l}
                                                
                                                \\
                                                1 \cdot \varepsilon
                                                \end{array}
                                                
                                                Derivation
                                                1. Initial program 60.8%

                                                  \[\tan \left(x + \varepsilon\right) - \tan x \]
                                                2. Add Preprocessing
                                                3. Taylor expanded in eps around 0

                                                  \[\leadsto \color{blue}{\varepsilon \cdot \left(1 - -1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)} \]
                                                4. Step-by-step derivation
                                                  1. sub-negN/A

                                                    \[\leadsto \varepsilon \cdot \color{blue}{\left(1 + \left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)\right)} \]
                                                  2. +-commutativeN/A

                                                    \[\leadsto \varepsilon \cdot \color{blue}{\left(\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right) + 1\right)} \]
                                                  3. distribute-rgt-inN/A

                                                    \[\leadsto \color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right) \cdot \varepsilon + 1 \cdot \varepsilon} \]
                                                  4. *-lft-identityN/A

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

                                                    \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\mathsf{neg}\left(-1 \cdot \frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right), \varepsilon, \varepsilon\right)} \]
                                                  6. mul-1-negN/A

                                                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\mathsf{neg}\left(\color{blue}{\left(\mathsf{neg}\left(\frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}\right)\right)}\right), \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                                  7. remove-double-negN/A

                                                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                                  8. lower-/.f64N/A

                                                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\color{blue}{\frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                                  9. lower-pow.f64N/A

                                                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\frac{\color{blue}{{\sin x}^{2}}}{{\cos x}^{2}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                                  10. lower-sin.f64N/A

                                                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\frac{{\color{blue}{\sin x}}^{2}}{{\cos x}^{2}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                                  11. lower-pow.f64N/A

                                                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\frac{{\sin x}^{2}}{\color{blue}{{\cos x}^{2}}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                                  12. lower-cos.f6499.2

                                                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\frac{{\sin x}^{2}}{{\color{blue}{\cos x}}^{2}}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                                5. Applied rewrites99.2%

                                                  \[\leadsto \color{blue}{\mathsf{fma}\left(\frac{{\sin x}^{2}}{{\cos x}^{2}}, \varepsilon, \varepsilon\right)} \]
                                                6. Taylor expanded in x around 0

                                                  \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{2}, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                                7. Step-by-step derivation
                                                  1. Applied rewrites98.9%

                                                    \[\leadsto \mathsf{fma}\left(x \cdot x, \varepsilon, \varepsilon\right) \]
                                                  2. Step-by-step derivation
                                                    1. Applied rewrites98.9%

                                                      \[\leadsto \left(x \cdot x + 1\right) \cdot \color{blue}{\varepsilon} \]
                                                    2. Taylor expanded in x around 0

                                                      \[\leadsto 1 \cdot \varepsilon \]
                                                    3. Step-by-step derivation
                                                      1. Applied rewrites98.4%

                                                        \[\leadsto 1 \cdot \varepsilon \]
                                                      2. Add Preprocessing

                                                      Developer Target 1: 98.9% accurate, 1.0× speedup?

                                                      \[\begin{array}{l} \\ \varepsilon + \left(\varepsilon \cdot \tan x\right) \cdot \tan x \end{array} \]
                                                      (FPCore (x eps) :precision binary64 (+ eps (* (* eps (tan x)) (tan x))))
                                                      double code(double x, double eps) {
                                                      	return eps + ((eps * tan(x)) * tan(x));
                                                      }
                                                      
                                                      real(8) function code(x, eps)
                                                          real(8), intent (in) :: x
                                                          real(8), intent (in) :: eps
                                                          code = eps + ((eps * tan(x)) * tan(x))
                                                      end function
                                                      
                                                      public static double code(double x, double eps) {
                                                      	return eps + ((eps * Math.tan(x)) * Math.tan(x));
                                                      }
                                                      
                                                      def code(x, eps):
                                                      	return eps + ((eps * math.tan(x)) * math.tan(x))
                                                      
                                                      function code(x, eps)
                                                      	return Float64(eps + Float64(Float64(eps * tan(x)) * tan(x)))
                                                      end
                                                      
                                                      function tmp = code(x, eps)
                                                      	tmp = eps + ((eps * tan(x)) * tan(x));
                                                      end
                                                      
                                                      code[x_, eps_] := N[(eps + N[(N[(eps * N[Tan[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * N[Tan[x], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
                                                      
                                                      \begin{array}{l}
                                                      
                                                      \\
                                                      \varepsilon + \left(\varepsilon \cdot \tan x\right) \cdot \tan x
                                                      \end{array}
                                                      

                                                      Reproduce

                                                      ?
                                                      herbie shell --seed 2024318 
                                                      (FPCore (x eps)
                                                        :name "2tan (problem 3.3.2)"
                                                        :precision binary64
                                                        :pre (and (and (and (<= -10000.0 x) (<= x 10000.0)) (< (* 1e-16 (fabs x)) eps)) (< eps (fabs x)))
                                                      
                                                        :alt
                                                        (! :herbie-platform default (+ eps (* eps (tan x) (tan x))))
                                                      
                                                        (- (tan (+ x eps)) (tan x)))