Description of fast matrix multiplication algorithm: ⟨19×19×21:4406⟩

Algorithm type

2X8Y8Z8+8X8Y8Z7+5X8Y7Z8+X7Y8Z8+3X8Y8Z6+11X8Y7Z7+X7Y8Z7+3X7Y7Z8+5X7Y7Z7+X8Y6Z6+X4Y12Z4+X4Y8Z8+2X12Y4Z3+X8Y4Z7+X4Y11Z4+X4Y4Z11+X4Y3Z12+X4Y10Z3+X4Y3Z10+3X8Y4Z4+48X6Y6Z4+48X6Y4Z6+4X4Y8Z4+80X4Y6Z6+5X4Y4Z8+3X8Y4Z3+2X8Y3Z4+3X7Y4Z4+3X4Y8Z3+5X4Y7Z4+6X4Y4Z7+X7Y4Z3+72X6Y6Z2+72X6Y2Z6+X4Y6Z4+X4Y4Z6+X4Y3Z7+X3Y7Z4+120X2Y6Z6+X6Y2Z4+198X4Y4Z4+X4Y5Z2+50X4Y4Z3+48X4Y3Z4+31X3Y4Z4+X2Y4Z5+8X6Y2Z2+7X4Y4Z2+242X4Y3Z3+6X4Y2Z4+50X3Y4Z3+57X3Y3Z4+12X2Y6Z2+7X2Y4Z4+10X2Y2Z6+4X6Y2Z+X4Y3Z2+2X4Y2Z3+X2Y6Z+3X2Y5Z2+2X2Y2Z5+4X2YZ6+115X4Y2Z2+120X3Y3Z2+120X3Y2Z3+153X2Y4Z2+560X2Y3Z3+156X2Y2Z4+3XY6Z+3XYZ6+8X4Y2Z+5X4YZ2+72X3Y3Z+31X3Y2Z2+72X3YZ3+7X2Y4Z+18X2Y3Z2+15X2Y2Z3+2X2YZ4+9XY4Z2+336XY3Z3+8XY2Z4+6X3Y2Z+9X3YZ2+4X2Y3Z+410X2Y2Z2+X2YZ3+12XY4Z+7XY3Z2+9XY2Z3+12XYZ4+51X3YZ+94X2Y2Z+127X2YZ2+9XY3Z+29XY2Z2+9XYZ3+72X2YZ+146XY2Z+158XYZ2+153XYZ2X8Y8Z88X8Y8Z75X8Y7Z8X7Y8Z83X8Y8Z611X8Y7Z7X7Y8Z73X7Y7Z85X7Y7Z7X8Y6Z6X4Y12Z4X4Y8Z82X12Y4Z3X8Y4Z7X4Y11Z4X4Y4Z11X4Y3Z12X4Y10Z3X4Y3Z103X8Y4Z448X6Y6Z448X6Y4Z64X4Y8Z480X4Y6Z65X4Y4Z83X8Y4Z32X8Y3Z43X7Y4Z43X4Y8Z35X4Y7Z46X4Y4Z7X7Y4Z372X6Y6Z272X6Y2Z6X4Y6Z4X4Y4Z6X4Y3Z7X3Y7Z4120X2Y6Z6X6Y2Z4198X4Y4Z4X4Y5Z250X4Y4Z348X4Y3Z431X3Y4Z4X2Y4Z58X6Y2Z27X4Y4Z2242X4Y3Z36X4Y2Z450X3Y4Z357X3Y3Z412X2Y6Z27X2Y4Z410X2Y2Z64X6Y2ZX4Y3Z22X4Y2Z3X2Y6Z3X2Y5Z22X2Y2Z54X2YZ6115X4Y2Z2120X3Y3Z2120X3Y2Z3153X2Y4Z2560X2Y3Z3156X2Y2Z43XY6Z3XYZ68X4Y2Z5X4YZ272X3Y3Z31X3Y2Z272X3YZ37X2Y4Z18X2Y3Z215X2Y2Z32X2YZ49XY4Z2336XY3Z38XY2Z46X3Y2Z9X3YZ24X2Y3Z410X2Y2Z2X2YZ312XY4Z7XY3Z29XY2Z312XYZ451X3YZ94X2Y2Z127X2YZ29XY3Z29XY2Z29XYZ372X2YZ146XY2Z158XYZ2153XYZ2*X^8*Y^8*Z^8+8*X^8*Y^8*Z^7+5*X^8*Y^7*Z^8+X^7*Y^8*Z^8+3*X^8*Y^8*Z^6+11*X^8*Y^7*Z^7+X^7*Y^8*Z^7+3*X^7*Y^7*Z^8+5*X^7*Y^7*Z^7+X^8*Y^6*Z^6+X^4*Y^12*Z^4+X^4*Y^8*Z^8+2*X^12*Y^4*Z^3+X^8*Y^4*Z^7+X^4*Y^11*Z^4+X^4*Y^4*Z^11+X^4*Y^3*Z^12+X^4*Y^10*Z^3+X^4*Y^3*Z^10+3*X^8*Y^4*Z^4+48*X^6*Y^6*Z^4+48*X^6*Y^4*Z^6+4*X^4*Y^8*Z^4+80*X^4*Y^6*Z^6+5*X^4*Y^4*Z^8+3*X^8*Y^4*Z^3+2*X^8*Y^3*Z^4+3*X^7*Y^4*Z^4+3*X^4*Y^8*Z^3+5*X^4*Y^7*Z^4+6*X^4*Y^4*Z^7+X^7*Y^4*Z^3+72*X^6*Y^6*Z^2+72*X^6*Y^2*Z^6+X^4*Y^6*Z^4+X^4*Y^4*Z^6+X^4*Y^3*Z^7+X^3*Y^7*Z^4+120*X^2*Y^6*Z^6+X^6*Y^2*Z^4+198*X^4*Y^4*Z^4+X^4*Y^5*Z^2+50*X^4*Y^4*Z^3+48*X^4*Y^3*Z^4+31*X^3*Y^4*Z^4+X^2*Y^4*Z^5+8*X^6*Y^2*Z^2+7*X^4*Y^4*Z^2+242*X^4*Y^3*Z^3+6*X^4*Y^2*Z^4+50*X^3*Y^4*Z^3+57*X^3*Y^3*Z^4+12*X^2*Y^6*Z^2+7*X^2*Y^4*Z^4+10*X^2*Y^2*Z^6+4*X^6*Y^2*Z+X^4*Y^3*Z^2+2*X^4*Y^2*Z^3+X^2*Y^6*Z+3*X^2*Y^5*Z^2+2*X^2*Y^2*Z^5+4*X^2*Y*Z^6+115*X^4*Y^2*Z^2+120*X^3*Y^3*Z^2+120*X^3*Y^2*Z^3+153*X^2*Y^4*Z^2+560*X^2*Y^3*Z^3+156*X^2*Y^2*Z^4+3*X*Y^6*Z+3*X*Y*Z^6+8*X^4*Y^2*Z+5*X^4*Y*Z^2+72*X^3*Y^3*Z+31*X^3*Y^2*Z^2+72*X^3*Y*Z^3+7*X^2*Y^4*Z+18*X^2*Y^3*Z^2+15*X^2*Y^2*Z^3+2*X^2*Y*Z^4+9*X*Y^4*Z^2+336*X*Y^3*Z^3+8*X*Y^2*Z^4+6*X^3*Y^2*Z+9*X^3*Y*Z^2+4*X^2*Y^3*Z+410*X^2*Y^2*Z^2+X^2*Y*Z^3+12*X*Y^4*Z+7*X*Y^3*Z^2+9*X*Y^2*Z^3+12*X*Y*Z^4+51*X^3*Y*Z+94*X^2*Y^2*Z+127*X^2*Y*Z^2+9*X*Y^3*Z+29*X*Y^2*Z^2+9*X*Y*Z^3+72*X^2*Y*Z+146*X*Y^2*Z+158*X*Y*Z^2+153*X*Y*Z

Algorithm definition

The algorithm ⟨19×19×21:4406⟩ could be constructed using the following decomposition:

⟨19×19×21:4406⟩ = ⟨10×9×9:534⟩ + ⟨10×10×12:770⟩ + ⟨9×10×9:534⟩ + ⟨9×10×12:684⟩ + ⟨10×9×12:684⟩ + ⟨9×9×12:600⟩ + ⟨10×10×9:600⟩.

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_1_12A_1_13A_1_14A_1_15A_1_16A_1_17A_1_18A_1_19A_2_1A_2_2A_2_3A_2_4A_2_5A_2_6A_2_7A_2_8A_2_9A_2_10A_2_11A_2_12A_2_13A_2_14A_2_15A_2_16A_2_17A_2_18A_2_19A_3_1A_3_2A_3_3A_3_4A_3_5A_3_6A_3_7A_3_8A_3_9A_3_10A_3_11A_3_12A_3_13A_3_14A_3_15A_3_16A_3_17A_3_18A_3_19A_4_1A_4_2A_4_3A_4_4A_4_5A_4_6A_4_7A_4_8A_4_9A_4_10A_4_11A_4_12A_4_13A_4_14A_4_15A_4_16A_4_17A_4_18A_4_19A_5_1A_5_2A_5_3A_5_4A_5_5A_5_6A_5_7A_5_8A_5_9A_5_10A_5_11A_5_12A_5_13A_5_14A_5_15A_5_16A_5_17A_5_18A_5_19A_6_1A_6_2A_6_3A_6_4A_6_5A_6_6A_6_7A_6_8A_6_9A_6_10A_6_11A_6_12A_6_13A_6_14A_6_15A_6_16A_6_17A_6_18A_6_19A_7_1A_7_2A_7_3A_7_4A_7_5A_7_6A_7_7A_7_8A_7_9A_7_10A_7_11A_7_12A_7_13A_7_14A_7_15A_7_16A_7_17A_7_18A_7_19A_8_1A_8_2A_8_3A_8_4A_8_5A_8_6A_8_7A_8_8A_8_9A_8_10A_8_11A_8_12A_8_13A_8_14A_8_15A_8_16A_8_17A_8_18A_8_19A_9_1A_9_2A_9_3A_9_4A_9_5A_9_6A_9_7A_9_8A_9_9A_9_10A_9_11A_9_12A_9_13A_9_14A_9_15A_9_16A_9_17A_9_18A_9_19A_10_1A_10_2A_10_3A_10_4A_10_5A_10_6A_10_7A_10_8A_10_9A_10_10A_10_11A_10_12A_10_13A_10_14A_10_15A_10_16A_10_17A_10_18A_10_19A_11_1A_11_2A_11_3A_11_4A_11_5A_11_6A_11_7A_11_8A_11_9A_11_10A_11_11A_11_12A_11_13A_11_14A_11_15A_11_16A_11_17A_11_18A_11_19A_12_1A_12_2A_12_3A_12_4A_12_5A_12_6A_12_7A_12_8A_12_9A_12_10A_12_11A_12_12A_12_13A_12_14A_12_15A_12_16A_12_17A_12_18A_12_19A_13_1A_13_2A_13_3A_13_4A_13_5A_13_6A_13_7A_13_8A_13_9A_13_10A_13_11A_13_12A_13_13A_13_14A_13_15A_13_16A_13_17A_13_18A_13_19A_14_1A_14_2A_14_3A_14_4A_14_5A_14_6A_14_7A_14_8A_14_9A_14_10A_14_11A_14_12A_14_13A_14_14A_14_15A_14_16A_14_17A_14_18A_14_19A_15_1A_15_2A_15_3A_15_4A_15_5A_15_6A_15_7A_15_8A_15_9A_15_10A_15_11A_15_12A_15_13A_15_14A_15_15A_15_16A_15_17A_15_18A_15_19A_16_1A_16_2A_16_3A_16_4A_16_5A_16_6A_16_7A_16_8A_16_9A_16_10A_16_11A_16_12A_16_13A_16_14A_16_15A_16_16A_16_17A_16_18A_16_19A_17_1A_17_2A_17_3A_17_4A_17_5A_17_6A_17_7A_17_8A_17_9A_17_10A_17_11A_17_12A_17_13A_17_14A_17_15A_17_16A_17_17A_17_18A_17_19A_18_1A_18_2A_18_3A_18_4A_18_5A_18_6A_18_7A_18_8A_18_9A_18_10A_18_11A_18_12A_18_13A_18_14A_18_15A_18_16A_18_17A_18_18A_18_19A_19_1A_19_2A_19_3A_19_4A_19_5A_19_6A_19_7A_19_8A_19_9A_19_10A_19_11A_19_12A_19_13A_19_14A_19_15A_19_16A_19_17A_19_18A_19_19B_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_1_17B_1_18B_1_19B_1_20B_1_21B_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_2_17B_2_18B_2_19B_2_20B_2_21B_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_3_17B_3_18B_3_19B_3_20B_3_21B_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_4_17B_4_18B_4_19B_4_20B_4_21B_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_5_17B_5_18B_5_19B_5_20B_5_21B_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_6_17B_6_18B_6_19B_6_20B_6_21B_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_7_17B_7_18B_7_19B_7_20B_7_21B_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_8_17B_8_18B_8_19B_8_20B_8_21B_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_9_17B_9_18B_9_19B_9_20B_9_21B_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_10_17B_10_18B_10_19B_10_20B_10_21B_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_16B_11_17B_11_18B_11_19B_11_20B_11_21B_12_1B_12_2B_12_3B_12_4B_12_5B_12_6B_12_7B_12_8B_12_9B_12_10B_12_11B_12_12B_12_13B_12_14B_12_15B_12_16B_12_17B_12_18B_12_19B_12_20B_12_21B_13_1B_13_2B_13_3B_13_4B_13_5B_13_6B_13_7B_13_8B_13_9B_13_10B_13_11B_13_12B_13_13B_13_14B_13_15B_13_16B_13_17B_13_18B_13_19B_13_20B_13_21B_14_1B_14_2B_14_3B_14_4B_14_5B_14_6B_14_7B_14_8B_14_9B_14_10B_14_11B_14_12B_14_13B_14_14B_14_15B_14_16B_14_17B_14_18B_14_19B_14_20B_14_21B_15_1B_15_2B_15_3B_15_4B_15_5B_15_6B_15_7B_15_8B_15_9B_15_10B_15_11B_15_12B_15_13B_15_14B_15_15B_15_16B_15_17B_15_18B_15_19B_15_20B_15_21B_16_1B_16_2B_16_3B_16_4B_16_5B_16_6B_16_7B_16_8B_16_9B_16_10B_16_11B_16_12B_16_13B_16_14B_16_15B_16_16B_16_17B_16_18B_16_19B_16_20B_16_21B_17_1B_17_2B_17_3B_17_4B_17_5B_17_6B_17_7B_17_8B_17_9B_17_10B_17_11B_17_12B_17_13B_17_14B_17_15B_17_16B_17_17B_17_18B_17_19B_17_20B_17_21B_18_1B_18_2B_18_3B_18_4B_18_5B_18_6B_18_7B_18_8B_18_9B_18_10B_18_11B_18_12B_18_13B_18_14B_18_15B_18_16B_18_17B_18_18B_18_19B_18_20B_18_21B_19_1B_19_2B_19_3B_19_4B_19_5B_19_6B_19_7B_19_8B_19_9B_19_10B_19_11B_19_12B_19_13B_19_14B_19_15B_19_16B_19_17B_19_18B_19_19B_19_20B_19_21C_1_1C_1_2C_1_3C_1_4C_1_5C_1_6C_1_7C_1_8C_1_9C_1_10C_1_11C_1_12C_1_13C_1_14C_1_15C_1_16C_1_17C_1_18C_1_19C_2_1C_2_2C_2_3C_2_4C_2_5C_2_6C_2_7C_2_8C_2_9C_2_10C_2_11C_2_12C_2_13C_2_14C_2_15C_2_16C_2_17C_2_18C_2_19C_3_1C_3_2C_3_3C_3_4C_3_5C_3_6C_3_7C_3_8C_3_9C_3_10C_3_11C_3_12C_3_13C_3_14C_3_15C_3_16C_3_17C_3_18C_3_19C_4_1C_4_2C_4_3C_4_4C_4_5C_4_6C_4_7C_4_8C_4_9C_4_10C_4_11C_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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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