Description of fast matrix multiplication algorithm: ⟨10×11×16:1136⟩

Algorithm type

X8Y8Z8+X7Y7Z8+X6Y8Z6+X4Y11Z4+4X5Y7Z6+X4Y4Z10+X9Y4Z4+2X4Y8Z4+2X4Y4Z8+X3Y11Z2+X3Y7Z6+X2Y7Z6+X2Y3Z10+31X4Y4Z4+X3Y7Z2+X3Y3Z6+7X4Y3Z4+6X3Y4Z4+X2Y7Z2+X2Y3Z6+2X6Y2Z2+X4Y4Z2+15X3Y4Z3+X3Y3Z4+14X2Y6Z2+3X2Y4Z4+5X2Y2Z6+4X5Y2Z2+3X2Y6Z+5X2Y5Z2+3X2Y4Z3+2X2Y3Z4+3X2Y2Z5+X2YZ6+XY6Z2+XY4Z4+15X2Y4Z2+15X2Y2Z4+XY5Z2+3XY4Z3+3XY2Z5+3X2Y4Z+2X2Y3Z2+3X2Y2Z3+2X2YZ4+XY4Z2+XY2Z4+338X2Y2Z2+3XY4Z+3XY2Z3+12X3YZ+3X2Y2Z+3X2YZ2+60XY3Z+28XY2Z2+24XYZ3+39X2YZ+108XY2Z+102XYZ2+234XYZX8Y8Z8X7Y7Z8X6Y8Z6X4Y11Z44X5Y7Z6X4Y4Z10X9Y4Z42X4Y8Z42X4Y4Z8X3Y11Z2X3Y7Z6X2Y7Z6X2Y3Z1031X4Y4Z4X3Y7Z2X3Y3Z67X4Y3Z46X3Y4Z4X2Y7Z2X2Y3Z62X6Y2Z2X4Y4Z215X3Y4Z3X3Y3Z414X2Y6Z23X2Y4Z45X2Y2Z64X5Y2Z23X2Y6Z5X2Y5Z23X2Y4Z32X2Y3Z43X2Y2Z5X2YZ6XY6Z2XY4Z415X2Y4Z215X2Y2Z4XY5Z23XY4Z33XY2Z53X2Y4Z2X2Y3Z23X2Y2Z32X2YZ4XY4Z2XY2Z4338X2Y2Z23XY4Z3XY2Z312X3YZ3X2Y2Z3X2YZ260XY3Z28XY2Z224XYZ339X2YZ108XY2Z102XYZ2234XYZX^8*Y^8*Z^8+X^7*Y^7*Z^8+X^6*Y^8*Z^6+X^4*Y^11*Z^4+4*X^5*Y^7*Z^6+X^4*Y^4*Z^10+X^9*Y^4*Z^4+2*X^4*Y^8*Z^4+2*X^4*Y^4*Z^8+X^3*Y^11*Z^2+X^3*Y^7*Z^6+X^2*Y^7*Z^6+X^2*Y^3*Z^10+31*X^4*Y^4*Z^4+X^3*Y^7*Z^2+X^3*Y^3*Z^6+7*X^4*Y^3*Z^4+6*X^3*Y^4*Z^4+X^2*Y^7*Z^2+X^2*Y^3*Z^6+2*X^6*Y^2*Z^2+X^4*Y^4*Z^2+15*X^3*Y^4*Z^3+X^3*Y^3*Z^4+14*X^2*Y^6*Z^2+3*X^2*Y^4*Z^4+5*X^2*Y^2*Z^6+4*X^5*Y^2*Z^2+3*X^2*Y^6*Z+5*X^2*Y^5*Z^2+3*X^2*Y^4*Z^3+2*X^2*Y^3*Z^4+3*X^2*Y^2*Z^5+X^2*Y*Z^6+X*Y^6*Z^2+X*Y^4*Z^4+15*X^2*Y^4*Z^2+15*X^2*Y^2*Z^4+X*Y^5*Z^2+3*X*Y^4*Z^3+3*X*Y^2*Z^5+3*X^2*Y^4*Z+2*X^2*Y^3*Z^2+3*X^2*Y^2*Z^3+2*X^2*Y*Z^4+X*Y^4*Z^2+X*Y^2*Z^4+338*X^2*Y^2*Z^2+3*X*Y^4*Z+3*X*Y^2*Z^3+12*X^3*Y*Z+3*X^2*Y^2*Z+3*X^2*Y*Z^2+60*X*Y^3*Z+28*X*Y^2*Z^2+24*X*Y*Z^3+39*X^2*Y*Z+108*X*Y^2*Z+102*X*Y*Z^2+234*X*Y*Z

Algorithm definition

The algorithm ⟨10×11×16:1136⟩ could be constructed using the following decomposition:

⟨10×11×16:1136⟩ = ⟨5×6×8:176⟩ + ⟨5×6×8:176⟩ + ⟨5×5×8:144⟩ + ⟨5×6×8:176⟩ + ⟨5×5×8:144⟩ + ⟨5×6×8:176⟩ + ⟨5×5×8:144⟩.

This decomposition is defined by the following equality:

TraceMulA_1_1A_1_2A_1_3A_1_4A_1_5A_1_6A_1_7A_1_8A_1_9A_1_10A_1_11A_2_1A_2_2A_2_3A_2_4A_2_5A_2_6A_2_7A_2_8A_2_9A_2_10A_2_11A_3_1A_3_2A_3_3A_3_4A_3_5A_3_6A_3_7A_3_8A_3_9A_3_10A_3_11A_4_1A_4_2A_4_3A_4_4A_4_5A_4_6A_4_7A_4_8A_4_9A_4_10A_4_11A_5_1A_5_2A_5_3A_5_4A_5_5A_5_6A_5_7A_5_8A_5_9A_5_10A_5_11A_6_1A_6_2A_6_3A_6_4A_6_5A_6_6A_6_7A_6_8A_6_9A_6_10A_6_11A_7_1A_7_2A_7_3A_7_4A_7_5A_7_6A_7_7A_7_8A_7_9A_7_10A_7_11A_8_1A_8_2A_8_3A_8_4A_8_5A_8_6A_8_7A_8_8A_8_9A_8_10A_8_11A_9_1A_9_2A_9_3A_9_4A_9_5A_9_6A_9_7A_9_8A_9_9A_9_10A_9_11A_10_1A_10_2A_10_3A_10_4A_10_5A_10_6A_10_7A_10_8A_10_9A_10_10A_10_11B_1_1B_1_2B_1_3B_1_4B_1_5B_1_6B_1_7B_1_8B_1_9B_1_10B_1_11B_1_12B_1_13B_1_14B_1_15B_1_16B_2_1B_2_2B_2_3B_2_4B_2_5B_2_6B_2_7B_2_8B_2_9B_2_10B_2_11B_2_12B_2_13B_2_14B_2_15B_2_16B_3_1B_3_2B_3_3B_3_4B_3_5B_3_6B_3_7B_3_8B_3_9B_3_10B_3_11B_3_12B_3_13B_3_14B_3_15B_3_16B_4_1B_4_2B_4_3B_4_4B_4_5B_4_6B_4_7B_4_8B_4_9B_4_10B_4_11B_4_12B_4_13B_4_14B_4_15B_4_16B_5_1B_5_2B_5_3B_5_4B_5_5B_5_6B_5_7B_5_8B_5_9B_5_10B_5_11B_5_12B_5_13B_5_14B_5_15B_5_16B_6_1B_6_2B_6_3B_6_4B_6_5B_6_6B_6_7B_6_8B_6_9B_6_10B_6_11B_6_12B_6_13B_6_14B_6_15B_6_16B_7_1B_7_2B_7_3B_7_4B_7_5B_7_6B_7_7B_7_8B_7_9B_7_10B_7_11B_7_12B_7_13B_7_14B_7_15B_7_16B_8_1B_8_2B_8_3B_8_4B_8_5B_8_6B_8_7B_8_8B_8_9B_8_10B_8_11B_8_12B_8_13B_8_14B_8_15B_8_16B_9_1B_9_2B_9_3B_9_4B_9_5B_9_6B_9_7B_9_8B_9_9B_9_10B_9_11B_9_12B_9_13B_9_14B_9_15B_9_16B_10_1B_10_2B_10_3B_10_4B_10_5B_10_6B_10_7B_10_8B_10_9B_10_10B_10_11B_10_12B_10_13B_10_14B_10_15B_10_16B_11_1B_11_2B_11_3B_11_4B_11_5B_11_6B_11_7B_11_8B_11_9B_11_10B_11_11B_11_12B_11_13B_11_14B_11_15B_11_16C_1_1C_1_2C_1_3C_1_4C_1_5C_1_6C_1_7C_1_8C_1_9C_1_10C_2_1C_2_2C_2_3C_2_4C_2_5C_2_6C_2_7C_2_8C_2_9C_2_10C_3_1C_3_2C_3_3C_3_4C_3_5C_3_6C_3_7C_3_8C_3_9C_3_10C_4_1C_4_2C_4_3C_4_4C_4_5C_4_6C_4_7C_4_8C_4_9C_4_10C_5_1C_5_2C_5_3C_5_4C_5_5C_5_6C_5_7C_5_8C_5_9C_5_10C_6_1C_6_2C_6_3C_6_4C_6_5C_6_6C_6_7C_6_8C_6_9C_6_10C_7_1C_7_2C_7_3C_7_4C_7_5C_7_6C_7_7C_7_8C_7_9C_7_10C_8_1C_8_2C_8_3C_8_4C_8_5C_8_6C_8_7C_8_8C_8_9C_8_10C_9_1C_9_2C_9_3C_9_4C_9_5C_9_6C_9_7C_9_8C_9_9C_9_10C_10_1C_10_2C_10_3C_10_4C_10_5C_10_6C_10_7C_10_8C_10_9C_10_10C_11_1C_11_2C_11_3C_11_4C_11_5C_11_6C_11_7C_11_8C_11_9C_11_10C_12_1C_12_2C_12_3C_12_4C_12_5C_12_6C_12_7C_12_8C_12_9C_12_10C_13_1C_13_2C_13_3C_13_4C_13_5C_13_6C_13_7C_13_8C_13_9C_13_10C_14_1C_14_2C_14_3C_14_4C_14_5C_14_6C_14_7C_14_8C_14_9C_14_10C_15_1C_15_2C_15_3C_15_4C_15_5C_15_6C_15_7C_15_8C_15_9C_15_10C_16_1C_16_2C_16_3C_16_4C_16_5C_16_6C_16_7C_16_8C_16_9C_16_10=TraceMulA_6_6A_1_1+A_6_7A_1_2+A_6_8A_1_3+A_6_9A_1_4+A_6_10A_1_5+A_6_11A_7_6A_2_1+A_7_7A_2_2+A_7_8A_2_3+A_7_9A_2_4+A_7_10A_2_5+A_7_11A_8_6A_3_1+A_8_7A_3_2+A_8_8A_3_3+A_8_9A_3_4+A_8_10A_3_5+A_8_11A_9_6A_4_1+A_9_7A_4_2+A_9_8A_4_3+A_9_9A_4_4+A_9_10A_4_5+A_9_11A_10_6A_5_1+A_10_7A_5_2+A_10_8A_5_3+A_10_9A_5_4+A_10_10A_5_5+A_10_11B_6_9B_6_10B_6_11B_6_12B_6_13B_6_14B_6_15B_6_16B_1_1+B_7_9B_1_2+B_7_10B_1_3+B_7_11B_1_4+B_7_12B_1_5+B_7_13B_1_6+B_7_14B_1_7+B_7_15B_1_8+B_7_16B_2_1+B_8_9B_2_2+B_8_10B_2_3+B_8_11B_2_4+B_8_12B_2_5+B_8_13B_2_6+B_8_14B_2_7+B_8_15B_2_8+B_8_16B_3_1+B_9_9B_3_2+B_9_10B_3_3+B_9_11B_3_4+B_9_12B_3_5+B_9_13B_3_6+B_9_14B_3_7+B_9_15B_3_8+B_9_16B_4_1+B_10_9B_4_2+B_10_10B_4_3+B_10_11B_4_4+B_10_12B_4_5+B_10_13B_4_6+B_10_14B_4_7+B_10_15B_4_8+B_10_16B_5_1+B_11_9B_5_2+B_11_10B_5_3+B_11_11B_5_4+B_11_12B_5_5+B_11_13B_5_6+B_11_14B_5_7+B_11_15B_5_8+B_11_16C_1_1+C_9_6C_1_2+C_9_7C_1_3+C_9_8C_1_4+C_9_9C_1_5+C_9_10C_2_1+C_10_6C_2_2+C_10_7C_2_3+C_10_8C_2_4+C_10_9C_2_5+C_10_10C_3_1+C_11_6C_3_2+C_11_7C_3_3+C_11_8C_3_4+C_11_9C_3_5+C_11_10C_4_1+C_12_6C_4_2+C_12_7C_4_3+C_12_8C_4_4+C_12_9C_4_5+C_12_10C_5_1+C_13_6C_5_2+C_13_7C_5_3+C_13_8C_5_4+C_13_9C_5_5+C_13_10C_6_1+C_14_6C_6_2+C_14_7C_6_3+C_14_8C_6_4+C_14_9C_6_5+C_14_10C_7_1+C_15_6C_7_2+C_15_7C_7_3+C_15_8C_7_4+C_15_9C_7_5+C_15_10C_8_1+C_16_6C_8_2+C_16_7C_8_3+C_16_8C_8_4+C_16_9C_8_5+C_16_10+TraceMulA_1_6-A_6_6A_1_7-A_6_7A_1_8-A_6_8A_1_9-A_6_9A_1_10-A_6_10A_1_11-A_6_11A_2_6-A_7_6A_2_7-A_7_7A_2_8-A_7_8A_2_9-A_7_9A_2_10-A_7_10A_2_11-A_7_11A_3_6-A_8_6A_3_7-A_8_7A_3_8-A_8_8A_3_9-A_8_9A_3_10-A_8_10A_3_11-A_8_11A_4_6-A_9_6A_4_7-A_9_7A_4_8-A_9_8A_4_9-A_9_9A_4_10-A_9_10A_4_11-A_9_11A_5_6-A_10_6A_5_7-A_10_7A_5_8-A_10_8A_5_9-A_10_9A_5_10-A_10_10A_5_11-A_10_11B_6_1+B_6_9B_6_2+B_6_10B_6_3+B_6_11B_6_4+B_6_12B_6_5+B_6_13B_6_6+B_6_14B_6_7+B_6_15B_6_8+B_6_16B_7_1+B_7_9B_7_2+B_7_10B_7_3+B_7_11B_7_4+B_7_12B_7_5+B_7_13B_7_6+B_7_14B_7_7+B_7_15B_7_8+B_7_16B_8_1+B_8_9B_8_2+B_8_10B_8_3+B_8_11B_8_4+B_8_12B_8_5+B_8_13B_8_6+B_8_14B_8_7+B_8_15B_8_8+B_8_16B_9_1+B_9_9B_9_2+B_9_10B_9_3+B_9_11B_9_4+B_9_12B_9_5+B_9_13B_9_6+B_9_14B_9_7+B_9_15B_9_8+B_9_16B_10_1+B_10_9B_10_2+B_10_10B_10_3+B_10_11B_10_4+B_10_12B_10_5+B_10_13B_10_6+B_10_14B_10_7+B_10_15B_10_8+B_10_16B_11_1+B_11_9B_11_2+B_11_10B_11_3+B_11_11B_11_4+B_11_12B_11_5+B_11_13B_11_6+B_11_14B_11_7+B_11_15B_11_8+B_11_16C_1_1C_1_2C_1_3C_1_4C_1_5C_2_1C_2_2C_2_3C_2_4C_2_5C_3_1C_3_2C_3_3C_3_4C_3_5C_4_1C_4_2C_4_3C_4_4C_4_5C_5_1C_5_2C_5_3C_5_4C_5_5C_6_1C_6_2C_6_3C_6_4C_6_5C_7_1C_7_2C_7_3C_7_4C_7_5C_8_1C_8_2C_8_3C_8_4C_8_5+TraceMul-A_1_1+A_6_1-A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_9_7C_1_8-C_9_8C_1_9-C_9_9C_1_10-C_9_10C_2_6-C_10_6C_2_7-C_10_7C_2_8-C_10_8C_2_9-C_10_9C_2_10-C_10_10C_3_6-C_11_6C_3_7-C_11_7C_3_8-C_11_8C_3_9-C_11_9C_3_10-C_11_10C_4_6-C_12_6C_4_7-C_12_7C_4_8-C_12_8C_4_9-C_12_9C_4_10-C_12_10C_5_6-C_13_6C_5_7-C_13_7C_5_8-C_13_8C_5_9-C_13_9C_5_10-C_13_10C_6_6-C_14_6C_6_7-C_14_7C_6_8-C_14_8C_6_9-C_14_9C_6_10-C_14_10C_7_6-C_15_6C_7_7-C_15_7C_7_8-C_15_8C_7_9-C_15_9C_7_10-C_15_10C_8_6-C_16_6C_8_7-C_16_7C_8_8-C_16_8C_8_9-C_16_9C_8_10-C_16_10

N.B.: for any matrices A, B and C such that the expression Tr(Mul(A,B,C)) is defined, one can construct several trilinear homogeneous polynomials P(A,B,C) such that P(A,B,C)=Tr(Mul(A,B,C)) (P(A,B,C) variables are A,B and C's coefficients). Each trilinear P expression encodes a matrix multiplication algorithm: the coefficient in C_i_j of P(A,B,C) is the (i,j)-th entry of the matrix product Mul(A,B)=Transpose(C).

Algorithm description

These encodings are given in compressed text format using the maple computer algebra system. In each cases, the last line could be understood as a description of the encoding with respect to classical matrix multiplication algorithm. As these outputs are structured, one can construct easily a parser to its favorite format using the maple documentation without this software.


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