2cbrt (problem 3.3.4)

Percentage Accurate: 6.9% → 94.0%
Time: 2.9s
Alternatives: 9
Speedup: 1.9×

Specification

?
\[x > 1 \land x < 10^{+308}\]
\[\begin{array}{l} \\ \sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \end{array} \]
(FPCore (x) :precision binary64 (- (cbrt (+ x 1.0)) (cbrt x)))
double code(double x) {
	return cbrt((x + 1.0)) - cbrt(x);
}
public static double code(double x) {
	return Math.cbrt((x + 1.0)) - Math.cbrt(x);
}
function code(x)
	return Float64(cbrt(Float64(x + 1.0)) - cbrt(x))
end
code[x_] := N[(N[Power[N[(x + 1.0), $MachinePrecision], 1/3], $MachinePrecision] - N[Power[x, 1/3], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x}
\end{array}

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 9 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: 6.9% accurate, 1.0× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \end{array} \]
(FPCore (x) :precision binary64 (- (cbrt (+ x 1.0)) (cbrt x)))
double code(double x) {
	return cbrt((x + 1.0)) - cbrt(x);
}
public static double code(double x) {
	return Math.cbrt((x + 1.0)) - Math.cbrt(x);
}
function code(x)
	return Float64(cbrt(Float64(x + 1.0)) - cbrt(x))
end
code[x_] := N[(N[Power[N[(x + 1.0), $MachinePrecision], 1/3], $MachinePrecision] - N[Power[x, 1/3], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x}
\end{array}

Alternative 1: 94.0% accurate, 0.5× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 1.35 \cdot 10^{+154}:\\ \;\;\;\;\mathsf{fma}\left({x}^{-1.6666666666666667}, -0.1111111111111111, \mathsf{fma}\left({x}^{-2.6666666666666665}, 0.06172839506172839, \sqrt[3]{\frac{1}{x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\right)\right)\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;{\left(e^{-0.6666666666666666}\right)}^{\log x} \cdot 0.3333333333333333\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (if (<= x 1.35e+154)
   (fma
    (pow x -1.6666666666666667)
    -0.1111111111111111
    (fma
     (pow x -2.6666666666666665)
     0.06172839506172839
     (* (cbrt (/ 1.0 (* x x))) 0.3333333333333333)))
   (* (pow (exp -0.6666666666666666) (log x)) 0.3333333333333333)))
double code(double x) {
	double tmp;
	if (x <= 1.35e+154) {
		tmp = fma(pow(x, -1.6666666666666667), -0.1111111111111111, fma(pow(x, -2.6666666666666665), 0.06172839506172839, (cbrt((1.0 / (x * x))) * 0.3333333333333333)));
	} else {
		tmp = pow(exp(-0.6666666666666666), log(x)) * 0.3333333333333333;
	}
	return tmp;
}
function code(x)
	tmp = 0.0
	if (x <= 1.35e+154)
		tmp = fma((x ^ -1.6666666666666667), -0.1111111111111111, fma((x ^ -2.6666666666666665), 0.06172839506172839, Float64(cbrt(Float64(1.0 / Float64(x * x))) * 0.3333333333333333)));
	else
		tmp = Float64((exp(-0.6666666666666666) ^ log(x)) * 0.3333333333333333);
	end
	return tmp
end
code[x_] := If[LessEqual[x, 1.35e+154], N[(N[Power[x, -1.6666666666666667], $MachinePrecision] * -0.1111111111111111 + N[(N[Power[x, -2.6666666666666665], $MachinePrecision] * 0.06172839506172839 + N[(N[Power[N[(1.0 / N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], 1/3], $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], N[(N[Power[N[Exp[-0.6666666666666666], $MachinePrecision], N[Log[x], $MachinePrecision]], $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;x \leq 1.35 \cdot 10^{+154}:\\
\;\;\;\;\mathsf{fma}\left({x}^{-1.6666666666666667}, -0.1111111111111111, \mathsf{fma}\left({x}^{-2.6666666666666665}, 0.06172839506172839, \sqrt[3]{\frac{1}{x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\right)\right)\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;{\left(e^{-0.6666666666666666}\right)}^{\log x} \cdot 0.3333333333333333\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if x < 1.35000000000000003e154

    1. Initial program 9.0%

      \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
    2. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\frac{-1}{9} \cdot \sqrt[3]{x} + \left(\frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{{x}^{4}}\right)}{{x}^{2}}} \]
    3. Step-by-step derivation
      1. lower-/.f64N/A

        \[\leadsto \frac{\frac{-1}{9} \cdot \sqrt[3]{x} + \left(\frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{{x}^{4}}\right)}{\color{blue}{{x}^{2}}} \]
    4. Applied rewrites89.5%

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{\mathsf{fma}\left(-0.1111111111111111, \sqrt[3]{x}, \mathsf{fma}\left({x}^{1.3333333333333333}, 0.3333333333333333, {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.06172839506172839\right)\right)}{x \cdot x}} \]
    5. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \frac{-1}{9} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{5}}} + \color{blue}{\left(\frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right)} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{5}}} \cdot \frac{-1}{9} + \left(\frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \color{blue}{\frac{1}{3}} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      2. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left(\sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{5}}}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      3. pow1/3N/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({\left(\frac{1}{{x}^{5}}\right)}^{\frac{1}{3}}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      4. pow-flipN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(5\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      5. pow-powN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(5\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\left(-5 \cdot \frac{1}{3}\right)}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      7. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -5\right)}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      9. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(5\right)\right)\right)}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      10. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(5\right)\right)\right)}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -5\right)}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      12. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \frac{5}{81} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      13. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}} \cdot \frac{5}{81} + \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right) \]
      14. lower-fma.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \mathsf{fma}\left(\sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{8}}}, \frac{5}{81}, \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right)\right) \]
    7. Applied rewrites91.0%

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{-1.6666666666666667}, \color{blue}{-0.1111111111111111}, \mathsf{fma}\left({x}^{-2.6666666666666665}, 0.06172839506172839, {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333\right)\right) \]
    8. Step-by-step derivation
      1. lift-pow.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-8}{3}}, \frac{5}{81}, {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3}\right)\right) \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-8}{3}}, \frac{5}{81}, {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3}\right)\right) \]
      3. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-8}{3}}, \frac{5}{81}, {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3}\right)\right) \]
      4. pow-powN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-8}{3}}, \frac{5}{81}, {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3}\right)\right) \]
      5. pow-flipN/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-8}{3}}, \frac{5}{81}, {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3}\right)\right) \]
      6. pow1/3N/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-8}{3}}, \frac{5}{81}, \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3}\right)\right) \]
      7. lower-cbrt.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-8}{3}}, \frac{5}{81}, \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3}\right)\right) \]
      8. lower-/.f64N/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-8}{3}}, \frac{5}{81}, \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3}\right)\right) \]
      9. pow2N/A

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-5}{3}}, \frac{-1}{9}, \mathsf{fma}\left({x}^{\frac{-8}{3}}, \frac{5}{81}, \sqrt[3]{\frac{1}{x \cdot x}} \cdot \frac{1}{3}\right)\right) \]
      10. lift-*.f6497.6

        \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{-1.6666666666666667}, -0.1111111111111111, \mathsf{fma}\left({x}^{-2.6666666666666665}, 0.06172839506172839, \sqrt[3]{\frac{1}{x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\right)\right) \]
    9. Applied rewrites97.6%

      \[\leadsto \mathsf{fma}\left({x}^{-1.6666666666666667}, -0.1111111111111111, \mathsf{fma}\left({x}^{-2.6666666666666665}, 0.06172839506172839, \sqrt[3]{\frac{1}{x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\right)\right) \]

    if 1.35000000000000003e154 < x

    1. Initial program 4.7%

      \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
    2. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
    3. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      2. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      3. pow1/3N/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. pow-powN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. metadata-eval89.2

        \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    4. Applied rewrites89.2%

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
    5. Step-by-step derivation
      1. lift-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. pow-to-expN/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lower-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. lift-log.f6489.6

        \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    6. Applied rewrites89.6%

      \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    7. Step-by-step derivation
      1. lift-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. lift-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lift-log.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. *-commutativeN/A

        \[\leadsto e^{\frac{-2}{3} \cdot \log x} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. exp-prodN/A

        \[\leadsto {\left(e^{\frac{-2}{3}}\right)}^{\log x} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {\left(e^{\frac{-2}{3}}\right)}^{\log x} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. lower-exp.f64N/A

        \[\leadsto {\left(e^{\frac{-2}{3}}\right)}^{\log x} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. lift-log.f6490.4

        \[\leadsto {\left(e^{-0.6666666666666666}\right)}^{\log x} \cdot 0.3333333333333333 \]
    8. Applied rewrites90.4%

      \[\leadsto {\left(e^{-0.6666666666666666}\right)}^{\log x} \cdot 0.3333333333333333 \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Add Preprocessing

Alternative 2: 92.8% accurate, 0.9× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 1.35 \cdot 10^{+154}:\\ \;\;\;\;\frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;{\left(e^{-0.6666666666666666}\right)}^{\log x} \cdot 0.3333333333333333\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (if (<= x 1.35e+154)
   (* (/ -1.0 (cbrt (- (* x x)))) 0.3333333333333333)
   (* (pow (exp -0.6666666666666666) (log x)) 0.3333333333333333)))
double code(double x) {
	double tmp;
	if (x <= 1.35e+154) {
		tmp = (-1.0 / cbrt(-(x * x))) * 0.3333333333333333;
	} else {
		tmp = pow(exp(-0.6666666666666666), log(x)) * 0.3333333333333333;
	}
	return tmp;
}
public static double code(double x) {
	double tmp;
	if (x <= 1.35e+154) {
		tmp = (-1.0 / Math.cbrt(-(x * x))) * 0.3333333333333333;
	} else {
		tmp = Math.pow(Math.exp(-0.6666666666666666), Math.log(x)) * 0.3333333333333333;
	}
	return tmp;
}
function code(x)
	tmp = 0.0
	if (x <= 1.35e+154)
		tmp = Float64(Float64(-1.0 / cbrt(Float64(-Float64(x * x)))) * 0.3333333333333333);
	else
		tmp = Float64((exp(-0.6666666666666666) ^ log(x)) * 0.3333333333333333);
	end
	return tmp
end
code[x_] := If[LessEqual[x, 1.35e+154], N[(N[(-1.0 / N[Power[(-N[(x * x), $MachinePrecision]), 1/3], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision], N[(N[Power[N[Exp[-0.6666666666666666], $MachinePrecision], N[Log[x], $MachinePrecision]], $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;x \leq 1.35 \cdot 10^{+154}:\\
\;\;\;\;\frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;{\left(e^{-0.6666666666666666}\right)}^{\log x} \cdot 0.3333333333333333\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if x < 1.35000000000000003e154

    1. Initial program 9.0%

      \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
    2. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
    3. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      2. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      3. pow1/3N/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. pow-powN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. metadata-eval88.6

        \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    4. Applied rewrites88.6%

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
    5. Step-by-step derivation
      1. lift-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. pow-to-expN/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lower-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. lift-log.f6488.9

        \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    6. Applied rewrites88.9%

      \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    7. Step-by-step derivation
      1. lift-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. lift-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lift-log.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-to-expN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. pow-powN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. pow1/3N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. frac-2negN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{\mathsf{neg}\left(1\right)}{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{-1}{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. cbrt-divN/A

        \[\leadsto \frac{\sqrt[3]{-1}}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      13. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \frac{\sqrt[3]{{-1}^{3}}}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      14. rem-cbrt-cubeN/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      15. lower-/.f64N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      16. lower-cbrt.f64N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      17. lower-neg.f64N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3} \]
      18. pow2N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot \frac{1}{3} \]
      19. lift-*.f6495.2

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333 \]
    8. Applied rewrites95.2%

      \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333 \]

    if 1.35000000000000003e154 < x

    1. Initial program 4.7%

      \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
    2. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
    3. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      2. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      3. pow1/3N/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. pow-powN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. metadata-eval89.2

        \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    4. Applied rewrites89.2%

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
    5. Step-by-step derivation
      1. lift-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. pow-to-expN/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lower-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. lift-log.f6489.6

        \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    6. Applied rewrites89.6%

      \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    7. Step-by-step derivation
      1. lift-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. lift-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lift-log.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. *-commutativeN/A

        \[\leadsto e^{\frac{-2}{3} \cdot \log x} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. exp-prodN/A

        \[\leadsto {\left(e^{\frac{-2}{3}}\right)}^{\log x} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {\left(e^{\frac{-2}{3}}\right)}^{\log x} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. lower-exp.f64N/A

        \[\leadsto {\left(e^{\frac{-2}{3}}\right)}^{\log x} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. lift-log.f6490.4

        \[\leadsto {\left(e^{-0.6666666666666666}\right)}^{\log x} \cdot 0.3333333333333333 \]
    8. Applied rewrites90.4%

      \[\leadsto {\left(e^{-0.6666666666666666}\right)}^{\log x} \cdot 0.3333333333333333 \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Add Preprocessing

Alternative 3: 92.6% accurate, 0.9× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 1.35 \cdot 10^{+154}:\\ \;\;\;\;\frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;e^{\log \left({x}^{-0.6666666666666666}\right)} \cdot 0.3333333333333333\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (if (<= x 1.35e+154)
   (* (/ -1.0 (cbrt (- (* x x)))) 0.3333333333333333)
   (* (exp (log (pow x -0.6666666666666666))) 0.3333333333333333)))
double code(double x) {
	double tmp;
	if (x <= 1.35e+154) {
		tmp = (-1.0 / cbrt(-(x * x))) * 0.3333333333333333;
	} else {
		tmp = exp(log(pow(x, -0.6666666666666666))) * 0.3333333333333333;
	}
	return tmp;
}
public static double code(double x) {
	double tmp;
	if (x <= 1.35e+154) {
		tmp = (-1.0 / Math.cbrt(-(x * x))) * 0.3333333333333333;
	} else {
		tmp = Math.exp(Math.log(Math.pow(x, -0.6666666666666666))) * 0.3333333333333333;
	}
	return tmp;
}
function code(x)
	tmp = 0.0
	if (x <= 1.35e+154)
		tmp = Float64(Float64(-1.0 / cbrt(Float64(-Float64(x * x)))) * 0.3333333333333333);
	else
		tmp = Float64(exp(log((x ^ -0.6666666666666666))) * 0.3333333333333333);
	end
	return tmp
end
code[x_] := If[LessEqual[x, 1.35e+154], N[(N[(-1.0 / N[Power[(-N[(x * x), $MachinePrecision]), 1/3], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision], N[(N[Exp[N[Log[N[Power[x, -0.6666666666666666], $MachinePrecision]], $MachinePrecision]], $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;x \leq 1.35 \cdot 10^{+154}:\\
\;\;\;\;\frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;e^{\log \left({x}^{-0.6666666666666666}\right)} \cdot 0.3333333333333333\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if x < 1.35000000000000003e154

    1. Initial program 9.0%

      \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
    2. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
    3. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      2. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      3. pow1/3N/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. pow-powN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. metadata-eval88.6

        \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    4. Applied rewrites88.6%

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
    5. Step-by-step derivation
      1. lift-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. pow-to-expN/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lower-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. lift-log.f6488.9

        \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    6. Applied rewrites88.9%

      \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    7. Step-by-step derivation
      1. lift-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. lift-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lift-log.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-to-expN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. pow-powN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. pow1/3N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. frac-2negN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{\mathsf{neg}\left(1\right)}{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{-1}{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. cbrt-divN/A

        \[\leadsto \frac{\sqrt[3]{-1}}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      13. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \frac{\sqrt[3]{{-1}^{3}}}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      14. rem-cbrt-cubeN/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      15. lower-/.f64N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      16. lower-cbrt.f64N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      17. lower-neg.f64N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3} \]
      18. pow2N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot \frac{1}{3} \]
      19. lift-*.f6495.2

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333 \]
    8. Applied rewrites95.2%

      \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333 \]

    if 1.35000000000000003e154 < x

    1. Initial program 4.7%

      \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
    2. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
    3. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      2. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      3. pow1/3N/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. pow-powN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. metadata-eval89.2

        \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    4. Applied rewrites89.2%

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
    5. Step-by-step derivation
      1. lift-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. pow-to-expN/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lower-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. lift-log.f6489.6

        \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    6. Applied rewrites89.6%

      \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    7. Step-by-step derivation
      1. lift-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. lift-log.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. rem-log-expN/A

        \[\leadsto e^{\log \left(e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-to-expN/A

        \[\leadsto e^{\log \left({x}^{\frac{-2}{3}}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. metadata-evalN/A

        \[\leadsto e^{\log \left({x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto e^{\log \left({x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. pow-powN/A

        \[\leadsto e^{\log \left({\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. pow-flipN/A

        \[\leadsto e^{\log \left({\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. pow1/3N/A

        \[\leadsto e^{\log \left(\sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. lower-log.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log \left(\sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. pow1/3N/A

        \[\leadsto e^{\log \left({\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. pow-flipN/A

        \[\leadsto e^{\log \left({\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      13. pow-powN/A

        \[\leadsto e^{\log \left({x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      14. metadata-evalN/A

        \[\leadsto e^{\log \left({x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      15. metadata-evalN/A

        \[\leadsto e^{\log \left({x}^{\frac{-2}{3}}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      16. lift-pow.f6489.9

        \[\leadsto e^{\log \left({x}^{-0.6666666666666666}\right)} \cdot 0.3333333333333333 \]
    8. Applied rewrites89.9%

      \[\leadsto e^{\log \left({x}^{-0.6666666666666666}\right)} \cdot 0.3333333333333333 \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Add Preprocessing

Alternative 4: 92.4% accurate, 1.2× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 1.35 \cdot 10^{+154}:\\ \;\;\;\;\frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (if (<= x 1.35e+154)
   (* (/ -1.0 (cbrt (- (* x x)))) 0.3333333333333333)
   (* (exp (* (log x) -0.6666666666666666)) 0.3333333333333333)))
double code(double x) {
	double tmp;
	if (x <= 1.35e+154) {
		tmp = (-1.0 / cbrt(-(x * x))) * 0.3333333333333333;
	} else {
		tmp = exp((log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333;
	}
	return tmp;
}
public static double code(double x) {
	double tmp;
	if (x <= 1.35e+154) {
		tmp = (-1.0 / Math.cbrt(-(x * x))) * 0.3333333333333333;
	} else {
		tmp = Math.exp((Math.log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333;
	}
	return tmp;
}
function code(x)
	tmp = 0.0
	if (x <= 1.35e+154)
		tmp = Float64(Float64(-1.0 / cbrt(Float64(-Float64(x * x)))) * 0.3333333333333333);
	else
		tmp = Float64(exp(Float64(log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333);
	end
	return tmp
end
code[x_] := If[LessEqual[x, 1.35e+154], N[(N[(-1.0 / N[Power[(-N[(x * x), $MachinePrecision]), 1/3], $MachinePrecision]), $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision], N[(N[Exp[N[(N[Log[x], $MachinePrecision] * -0.6666666666666666), $MachinePrecision]], $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;x \leq 1.35 \cdot 10^{+154}:\\
\;\;\;\;\frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if x < 1.35000000000000003e154

    1. Initial program 9.0%

      \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
    2. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
    3. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      2. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      3. pow1/3N/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. pow-powN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. metadata-eval88.6

        \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    4. Applied rewrites88.6%

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
    5. Step-by-step derivation
      1. lift-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. pow-to-expN/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lower-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. lift-log.f6488.9

        \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    6. Applied rewrites88.9%

      \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    7. Step-by-step derivation
      1. lift-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. lift-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lift-log.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-to-expN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. pow-powN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. pow1/3N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. frac-2negN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{\mathsf{neg}\left(1\right)}{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{-1}{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. cbrt-divN/A

        \[\leadsto \frac{\sqrt[3]{-1}}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      13. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \frac{\sqrt[3]{{-1}^{3}}}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      14. rem-cbrt-cubeN/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      15. lower-/.f64N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      16. lower-cbrt.f64N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{\mathsf{neg}\left({x}^{2}\right)}} \cdot \frac{1}{3} \]
      17. lower-neg.f64N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3} \]
      18. pow2N/A

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot \frac{1}{3} \]
      19. lift-*.f6495.2

        \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333 \]
    8. Applied rewrites95.2%

      \[\leadsto \frac{-1}{\sqrt[3]{-x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333 \]

    if 1.35000000000000003e154 < x

    1. Initial program 4.7%

      \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
    2. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
    3. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      2. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      3. pow1/3N/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. pow-powN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. metadata-eval89.2

        \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    4. Applied rewrites89.2%

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
    5. Step-by-step derivation
      1. lift-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. pow-to-expN/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lower-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. lift-log.f6489.6

        \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    6. Applied rewrites89.6%

      \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Add Preprocessing

Alternative 5: 92.3% accurate, 1.3× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} \mathbf{if}\;x \leq 1.35 \cdot 10^{+154}:\\ \;\;\;\;\sqrt[3]{\frac{1}{x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\\ \mathbf{else}:\\ \;\;\;\;e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333\\ \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (if (<= x 1.35e+154)
   (* (cbrt (/ 1.0 (* x x))) 0.3333333333333333)
   (* (exp (* (log x) -0.6666666666666666)) 0.3333333333333333)))
double code(double x) {
	double tmp;
	if (x <= 1.35e+154) {
		tmp = cbrt((1.0 / (x * x))) * 0.3333333333333333;
	} else {
		tmp = exp((log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333;
	}
	return tmp;
}
public static double code(double x) {
	double tmp;
	if (x <= 1.35e+154) {
		tmp = Math.cbrt((1.0 / (x * x))) * 0.3333333333333333;
	} else {
		tmp = Math.exp((Math.log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333;
	}
	return tmp;
}
function code(x)
	tmp = 0.0
	if (x <= 1.35e+154)
		tmp = Float64(cbrt(Float64(1.0 / Float64(x * x))) * 0.3333333333333333);
	else
		tmp = Float64(exp(Float64(log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333);
	end
	return tmp
end
code[x_] := If[LessEqual[x, 1.35e+154], N[(N[Power[N[(1.0 / N[(x * x), $MachinePrecision]), $MachinePrecision], 1/3], $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision], N[(N[Exp[N[(N[Log[x], $MachinePrecision] * -0.6666666666666666), $MachinePrecision]], $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
\mathbf{if}\;x \leq 1.35 \cdot 10^{+154}:\\
\;\;\;\;\sqrt[3]{\frac{1}{x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333\\

\mathbf{else}:\\
\;\;\;\;e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333\\


\end{array}
\end{array}
Derivation
  1. Split input into 2 regimes
  2. if x < 1.35000000000000003e154

    1. Initial program 9.0%

      \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
    2. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
    3. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      2. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      3. pow1/3N/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. pow-powN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. metadata-eval88.6

        \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    4. Applied rewrites88.6%

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
    5. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
    6. Step-by-step derivation
      1. pow1/3N/A

        \[\leadsto \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \]
      2. metadata-evalN/A

        \[\leadsto \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \]
      3. pow-prod-upN/A

        \[\leadsto \frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \]
      4. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      5. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      6. lower-cbrt.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. lower-/.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. pow2N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{x \cdot x}} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. lower-*.f6495.0

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333 \]
    7. Applied rewrites95.0%

      \[\leadsto \color{blue}{\sqrt[3]{\frac{1}{x \cdot x}} \cdot 0.3333333333333333} \]

    if 1.35000000000000003e154 < x

    1. Initial program 4.7%

      \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
    2. Taylor expanded in x around inf

      \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
    3. Step-by-step derivation
      1. *-commutativeN/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      2. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
      3. pow1/3N/A

        \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. pow-flipN/A

        \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. pow-powN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      6. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      7. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      8. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      9. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      10. lower-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      11. metadata-evalN/A

        \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
      12. metadata-eval89.2

        \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    4. Applied rewrites89.2%

      \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
    5. Step-by-step derivation
      1. lift-pow.f64N/A

        \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      2. pow-to-expN/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      3. lower-exp.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      4. lower-*.f64N/A

        \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
      5. lift-log.f6489.6

        \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
    6. Applied rewrites89.6%

      \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
  3. Recombined 2 regimes into one program.
  4. Add Preprocessing

Alternative 6: 89.2% accurate, 1.6× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (* (exp (* (log x) -0.6666666666666666)) 0.3333333333333333))
double code(double x) {
	return exp((log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333;
}
module fmin_fmax_functions
    implicit none
    private
    public fmax
    public fmin

    interface fmax
        module procedure fmax88
        module procedure fmax44
        module procedure fmax84
        module procedure fmax48
    end interface
    interface fmin
        module procedure fmin88
        module procedure fmin44
        module procedure fmin84
        module procedure fmin48
    end interface
contains
    real(8) function fmax88(x, y) result (res)
        real(8), intent (in) :: x
        real(8), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(x, max(x, y), y /= y), x /= x)
    end function
    real(4) function fmax44(x, y) result (res)
        real(4), intent (in) :: x
        real(4), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(x, max(x, y), y /= y), x /= x)
    end function
    real(8) function fmax84(x, y) result(res)
        real(8), intent (in) :: x
        real(4), intent (in) :: y
        res = merge(dble(y), merge(x, max(x, dble(y)), y /= y), x /= x)
    end function
    real(8) function fmax48(x, y) result(res)
        real(4), intent (in) :: x
        real(8), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(dble(x), max(dble(x), y), y /= y), x /= x)
    end function
    real(8) function fmin88(x, y) result (res)
        real(8), intent (in) :: x
        real(8), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(x, min(x, y), y /= y), x /= x)
    end function
    real(4) function fmin44(x, y) result (res)
        real(4), intent (in) :: x
        real(4), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(x, min(x, y), y /= y), x /= x)
    end function
    real(8) function fmin84(x, y) result(res)
        real(8), intent (in) :: x
        real(4), intent (in) :: y
        res = merge(dble(y), merge(x, min(x, dble(y)), y /= y), x /= x)
    end function
    real(8) function fmin48(x, y) result(res)
        real(4), intent (in) :: x
        real(8), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(dble(x), min(dble(x), y), y /= y), x /= x)
    end function
end module

real(8) function code(x)
use fmin_fmax_functions
    real(8), intent (in) :: x
    code = exp((log(x) * (-0.6666666666666666d0))) * 0.3333333333333333d0
end function
public static double code(double x) {
	return Math.exp((Math.log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333;
}
def code(x):
	return math.exp((math.log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333
function code(x)
	return Float64(exp(Float64(log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333)
end
function tmp = code(x)
	tmp = exp((log(x) * -0.6666666666666666)) * 0.3333333333333333;
end
code[x_] := N[(N[Exp[N[(N[Log[x], $MachinePrecision] * -0.6666666666666666), $MachinePrecision]], $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333
\end{array}
Derivation
  1. Initial program 6.9%

    \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
  2. Taylor expanded in x around inf

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
  3. Step-by-step derivation
    1. *-commutativeN/A

      \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
    2. lower-*.f64N/A

      \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
    3. pow1/3N/A

      \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
    4. pow-flipN/A

      \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
    5. pow-powN/A

      \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    6. metadata-evalN/A

      \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    7. metadata-evalN/A

      \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
    8. metadata-evalN/A

      \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    9. metadata-evalN/A

      \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    10. lower-pow.f64N/A

      \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    11. metadata-evalN/A

      \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    12. metadata-eval88.9

      \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
  4. Applied rewrites88.9%

    \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
  5. Step-by-step derivation
    1. lift-pow.f64N/A

      \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
    2. pow-to-expN/A

      \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
    3. lower-exp.f64N/A

      \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
    4. lower-*.f64N/A

      \[\leadsto e^{\log x \cdot \frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
    5. lift-log.f6489.2

      \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
  6. Applied rewrites89.2%

    \[\leadsto e^{\log x \cdot -0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
  7. Add Preprocessing

Alternative 7: 88.9% accurate, 1.9× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (* (pow x -0.6666666666666666) 0.3333333333333333))
double code(double x) {
	return pow(x, -0.6666666666666666) * 0.3333333333333333;
}
module fmin_fmax_functions
    implicit none
    private
    public fmax
    public fmin

    interface fmax
        module procedure fmax88
        module procedure fmax44
        module procedure fmax84
        module procedure fmax48
    end interface
    interface fmin
        module procedure fmin88
        module procedure fmin44
        module procedure fmin84
        module procedure fmin48
    end interface
contains
    real(8) function fmax88(x, y) result (res)
        real(8), intent (in) :: x
        real(8), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(x, max(x, y), y /= y), x /= x)
    end function
    real(4) function fmax44(x, y) result (res)
        real(4), intent (in) :: x
        real(4), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(x, max(x, y), y /= y), x /= x)
    end function
    real(8) function fmax84(x, y) result(res)
        real(8), intent (in) :: x
        real(4), intent (in) :: y
        res = merge(dble(y), merge(x, max(x, dble(y)), y /= y), x /= x)
    end function
    real(8) function fmax48(x, y) result(res)
        real(4), intent (in) :: x
        real(8), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(dble(x), max(dble(x), y), y /= y), x /= x)
    end function
    real(8) function fmin88(x, y) result (res)
        real(8), intent (in) :: x
        real(8), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(x, min(x, y), y /= y), x /= x)
    end function
    real(4) function fmin44(x, y) result (res)
        real(4), intent (in) :: x
        real(4), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(x, min(x, y), y /= y), x /= x)
    end function
    real(8) function fmin84(x, y) result(res)
        real(8), intent (in) :: x
        real(4), intent (in) :: y
        res = merge(dble(y), merge(x, min(x, dble(y)), y /= y), x /= x)
    end function
    real(8) function fmin48(x, y) result(res)
        real(4), intent (in) :: x
        real(8), intent (in) :: y
        res = merge(y, merge(dble(x), min(dble(x), y), y /= y), x /= x)
    end function
end module

real(8) function code(x)
use fmin_fmax_functions
    real(8), intent (in) :: x
    code = (x ** (-0.6666666666666666d0)) * 0.3333333333333333d0
end function
public static double code(double x) {
	return Math.pow(x, -0.6666666666666666) * 0.3333333333333333;
}
def code(x):
	return math.pow(x, -0.6666666666666666) * 0.3333333333333333
function code(x)
	return Float64((x ^ -0.6666666666666666) * 0.3333333333333333)
end
function tmp = code(x)
	tmp = (x ^ -0.6666666666666666) * 0.3333333333333333;
end
code[x_] := N[(N[Power[x, -0.6666666666666666], $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision]
\begin{array}{l}

\\
{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333
\end{array}
Derivation
  1. Initial program 6.9%

    \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
  2. Taylor expanded in x around inf

    \[\leadsto \color{blue}{\frac{1}{3} \cdot \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}}} \]
  3. Step-by-step derivation
    1. *-commutativeN/A

      \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
    2. lower-*.f64N/A

      \[\leadsto \sqrt[3]{\frac{1}{{x}^{2}}} \cdot \color{blue}{\frac{1}{3}} \]
    3. pow1/3N/A

      \[\leadsto {\left(\frac{1}{{x}^{2}}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
    4. pow-flipN/A

      \[\leadsto {\left({x}^{\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)}\right)}^{\frac{1}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
    5. pow-powN/A

      \[\leadsto {x}^{\left(\left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right) \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    6. metadata-evalN/A

      \[\leadsto {x}^{\left(-2 \cdot \frac{1}{3}\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    7. metadata-evalN/A

      \[\leadsto {x}^{\frac{-2}{3}} \cdot \frac{1}{3} \]
    8. metadata-evalN/A

      \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    9. metadata-evalN/A

      \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    10. lower-pow.f64N/A

      \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot \left(\mathsf{neg}\left(2\right)\right)\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    11. metadata-evalN/A

      \[\leadsto {x}^{\left(\frac{1}{3} \cdot -2\right)} \cdot \frac{1}{3} \]
    12. metadata-eval88.9

      \[\leadsto {x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333 \]
  4. Applied rewrites88.9%

    \[\leadsto \color{blue}{{x}^{-0.6666666666666666} \cdot 0.3333333333333333} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 8: 1.8% accurate, 2.1× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ -\mathsf{expm1}\left(\log x \cdot 0.3333333333333333\right) \end{array} \]
(FPCore (x) :precision binary64 (- (expm1 (* (log x) 0.3333333333333333))))
double code(double x) {
	return -expm1((log(x) * 0.3333333333333333));
}
public static double code(double x) {
	return -Math.expm1((Math.log(x) * 0.3333333333333333));
}
def code(x):
	return -math.expm1((math.log(x) * 0.3333333333333333))
function code(x)
	return Float64(-expm1(Float64(log(x) * 0.3333333333333333)))
end
code[x_] := (-N[(Exp[N[(N[Log[x], $MachinePrecision] * 0.3333333333333333), $MachinePrecision]] - 1), $MachinePrecision])
\begin{array}{l}

\\
-\mathsf{expm1}\left(\log x \cdot 0.3333333333333333\right)
\end{array}
Derivation
  1. Initial program 6.9%

    \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
  2. Taylor expanded in x around 0

    \[\leadsto \color{blue}{1 - \sqrt[3]{x}} \]
  3. Step-by-step derivation
    1. sub-negateN/A

      \[\leadsto \mathsf{neg}\left(\left(\sqrt[3]{x} - 1\right)\right) \]
    2. lower-neg.f64N/A

      \[\leadsto -\left(\sqrt[3]{x} - 1\right) \]
    3. pow1/3N/A

      \[\leadsto -\left({x}^{\frac{1}{3}} - 1\right) \]
    4. pow-to-expN/A

      \[\leadsto -\left(e^{\log x \cdot \frac{1}{3}} - 1\right) \]
    5. lower-expm1.f64N/A

      \[\leadsto -\mathsf{expm1}\left(\log x \cdot \frac{1}{3}\right) \]
    6. lower-*.f64N/A

      \[\leadsto -\mathsf{expm1}\left(\log x \cdot \frac{1}{3}\right) \]
    7. lower-log.f641.8

      \[\leadsto -\mathsf{expm1}\left(\log x \cdot 0.3333333333333333\right) \]
  4. Applied rewrites1.8%

    \[\leadsto \color{blue}{-\mathsf{expm1}\left(\log x \cdot 0.3333333333333333\right)} \]
  5. Add Preprocessing

Alternative 9: 1.8% accurate, 2.1× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ -\sqrt[3]{x} \end{array} \]
(FPCore (x) :precision binary64 (- (cbrt x)))
double code(double x) {
	return -cbrt(x);
}
public static double code(double x) {
	return -Math.cbrt(x);
}
function code(x)
	return Float64(-cbrt(x))
end
code[x_] := (-N[Power[x, 1/3], $MachinePrecision])
\begin{array}{l}

\\
-\sqrt[3]{x}
\end{array}
Derivation
  1. Initial program 6.9%

    \[\sqrt[3]{x + 1} - \sqrt[3]{x} \]
  2. Taylor expanded in x around 0

    \[\leadsto \color{blue}{1 - \sqrt[3]{x}} \]
  3. Step-by-step derivation
    1. sub-negateN/A

      \[\leadsto \mathsf{neg}\left(\left(\sqrt[3]{x} - 1\right)\right) \]
    2. lower-neg.f64N/A

      \[\leadsto -\left(\sqrt[3]{x} - 1\right) \]
    3. pow1/3N/A

      \[\leadsto -\left({x}^{\frac{1}{3}} - 1\right) \]
    4. pow-to-expN/A

      \[\leadsto -\left(e^{\log x \cdot \frac{1}{3}} - 1\right) \]
    5. lower-expm1.f64N/A

      \[\leadsto -\mathsf{expm1}\left(\log x \cdot \frac{1}{3}\right) \]
    6. lower-*.f64N/A

      \[\leadsto -\mathsf{expm1}\left(\log x \cdot \frac{1}{3}\right) \]
    7. lower-log.f641.8

      \[\leadsto -\mathsf{expm1}\left(\log x \cdot 0.3333333333333333\right) \]
  4. Applied rewrites1.8%

    \[\leadsto \color{blue}{-\mathsf{expm1}\left(\log x \cdot 0.3333333333333333\right)} \]
  5. Taylor expanded in x around inf

    \[\leadsto -\sqrt[3]{x} \]
  6. Step-by-step derivation
    1. lift-cbrt.f641.8

      \[\leadsto -\sqrt[3]{x} \]
  7. Applied rewrites1.8%

    \[\leadsto -\sqrt[3]{x} \]
  8. Add Preprocessing

Developer Target 1: 98.5% accurate, 0.3× speedup?

\[\begin{array}{l} \\ \begin{array}{l} t_0 := \sqrt[3]{x + 1}\\ \frac{1}{\left(t\_0 \cdot t\_0 + \sqrt[3]{x} \cdot t\_0\right) + \sqrt[3]{x} \cdot \sqrt[3]{x}} \end{array} \end{array} \]
(FPCore (x)
 :precision binary64
 (let* ((t_0 (cbrt (+ x 1.0))))
   (/ 1.0 (+ (+ (* t_0 t_0) (* (cbrt x) t_0)) (* (cbrt x) (cbrt x))))))
double code(double x) {
	double t_0 = cbrt((x + 1.0));
	return 1.0 / (((t_0 * t_0) + (cbrt(x) * t_0)) + (cbrt(x) * cbrt(x)));
}
public static double code(double x) {
	double t_0 = Math.cbrt((x + 1.0));
	return 1.0 / (((t_0 * t_0) + (Math.cbrt(x) * t_0)) + (Math.cbrt(x) * Math.cbrt(x)));
}
function code(x)
	t_0 = cbrt(Float64(x + 1.0))
	return Float64(1.0 / Float64(Float64(Float64(t_0 * t_0) + Float64(cbrt(x) * t_0)) + Float64(cbrt(x) * cbrt(x))))
end
code[x_] := Block[{t$95$0 = N[Power[N[(x + 1.0), $MachinePrecision], 1/3], $MachinePrecision]}, N[(1.0 / N[(N[(N[(t$95$0 * t$95$0), $MachinePrecision] + N[(N[Power[x, 1/3], $MachinePrecision] * t$95$0), $MachinePrecision]), $MachinePrecision] + N[(N[Power[x, 1/3], $MachinePrecision] * N[Power[x, 1/3], $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]), $MachinePrecision]]
\begin{array}{l}

\\
\begin{array}{l}
t_0 := \sqrt[3]{x + 1}\\
\frac{1}{\left(t\_0 \cdot t\_0 + \sqrt[3]{x} \cdot t\_0\right) + \sqrt[3]{x} \cdot \sqrt[3]{x}}
\end{array}
\end{array}

Reproduce

?
herbie shell --seed 2025127 
(FPCore (x)
  :name "2cbrt (problem 3.3.4)"
  :precision binary64
  :pre (and (> x 1.0) (< x 1e+308))

  :alt
  (! :herbie-platform c (/ 1 (+ (* (cbrt (+ x 1)) (cbrt (+ x 1))) (* (cbrt x) (cbrt (+ x 1))) (* (cbrt x) (cbrt x)))))

  (- (cbrt (+ x 1.0)) (cbrt x)))