Description of fast matrix multiplication algorithm: ⟨19×19×22:4621⟩

Algorithm type

X14Y14Z16+X13Y11Z14+X8Y13Z8+X8Y12Z8+X10Y8Z8+X9Y7Z8+9X8Y8Z8+X8Y8Z7+X8Y7Z8+4X8Y7Z7+5X8Y6Z8+X6Y8Z8+X8Y6Z7+X8Y5Z8+X7Y7Z7+X7Y6Z8+X6Y8Z7+X12Y4Z4+2X8Y8Z4+X8Y6Z6+X8Y4Z8+6X7Y6Z7+3X6Y6Z8+2X4Y8Z8+X4Y4Z12+2X6Y6Z7+X6Y5Z8+X4Y8Z7+X4Y7Z8+X11Y3Z4+X10Y4Z4+X6Y8Z4+X4Y7Z7+X4Y3Z11+2X11Y3Z3+2X10Y4Z3+X10Y3Z4+X6Y7Z4+2X6Y5Z6+X5Y4Z8+2X4Y9Z4+X4Y3Z10+8X8Y4Z4+X7Y3Z6+X4Y9Z3+16X4Y8Z4+128X4Y6Z6+6X4Y4Z8+X3Y3Z10+X8Y3Z4+3X7Y4Z4+X4Y8Z3+22X4Y7Z4+2X4Y4Z7+2X3Y8Z4+3X2Y11Z2+X7Y3Z4+6X6Y4Z4+X6Y2Z6+2X4Y8Z2+4X4Y7Z3+15X4Y6Z4+2X4Y4Z6+X3Y8Z3+4X3Y7Z4+X3Y3Z8+3X2Y10Z2+4X2Y8Z4+192X2Y6Z6+3X7Y3Z3+X6Y3Z4+8X4Y5Z4+2X4Y4Z5+2X3Y7Z3+3X3Y6Z4+2X3Y3Z7+4X2Y9Z2+2X2Y7Z4+6X6Y4Z2+2X4Y6Z2+100X4Y4Z4+9X3Y6Z3+X3Y3Z6+2X2Y9Z+7X2Y8Z2+2X2Y7Z3+3X2Y4Z6+4X6Y3Z2+X6Y2Z3+2X5Y4Z2+5X4Y4Z3+34X4Y3Z4+9X3Y4Z4+3X2Y7Z2+3X2Y3Z6+XY8Z2+12X6Y2Z2+4X5Y4Z+22X4Y4Z2+272X4Y3Z3+17X4Y2Z4+4X3Y5Z2+11X3Y4Z3+19X3Y3Z4+X2Y7Z+7X2Y6Z2+27X2Y4Z4+7X2Y2Z6+XY7Z2+4X6YZ2+4X5Y3Z+4X5Y2Z2+10X4Y3Z2+4X4Y2Z3+3X4YZ4+5X3Y4Z2+4X3Y3Z3+X3Y2Z4+6X2Y5Z2+2X2Y4Z3+8X2Y3Z4+X2Y2Z5+2X2YZ6+XY7Z+XY4Z4+3X6YZ+4X4Y3Z+76X4Y2Z2+3X3Y3Z2+X3YZ4+87X2Y4Z2+681X2Y3Z3+57X2Y2Z4+4XY3Z4+5X4YZ2+2X3Y3Z+36X3Y2Z2+X3YZ3+9X2Y4Z+23X2Y3Z2+5X2Y2Z3+13X2YZ4+4XY4Z2+412XY3Z3+3XY2Z4+2X3Y2Z+X3YZ2+8X2Y3Z+1207X2Y2Z2+7X2YZ3+3XY4Z+XY2Z3+2XYZ4+4X3YZ+50X2Y2Z+59X2YZ2+6XY3Z+12XY2Z2+6XYZ3+193X2YZ+167XY2Z+167XYZ2+110XYZX14Y14Z16X13Y11Z14X8Y13Z8X8Y12Z8X10Y8Z8X9Y7Z89X8Y8Z8X8Y8Z7X8Y7Z84X8Y7Z75X8Y6Z8X6Y8Z8X8Y6Z7X8Y5Z8X7Y7Z7X7Y6Z8X6Y8Z7X12Y4Z42X8Y8Z4X8Y6Z6X8Y4Z86X7Y6Z73X6Y6Z82X4Y8Z8X4Y4Z122X6Y6Z7X6Y5Z8X4Y8Z7X4Y7Z8X11Y3Z4X10Y4Z4X6Y8Z4X4Y7Z7X4Y3Z112X11Y3Z32X10Y4Z3X10Y3Z4X6Y7Z42X6Y5Z6X5Y4Z82X4Y9Z4X4Y3Z108X8Y4Z4X7Y3Z6X4Y9Z316X4Y8Z4128X4Y6Z66X4Y4Z8X3Y3Z10X8Y3Z43X7Y4Z4X4Y8Z322X4Y7Z42X4Y4Z72X3Y8Z43X2Y11Z2X7Y3Z46X6Y4Z4X6Y2Z62X4Y8Z24X4Y7Z315X4Y6Z42X4Y4Z6X3Y8Z34X3Y7Z4X3Y3Z83X2Y10Z24X2Y8Z4192X2Y6Z63X7Y3Z3X6Y3Z48X4Y5Z42X4Y4Z52X3Y7Z33X3Y6Z42X3Y3Z74X2Y9Z22X2Y7Z46X6Y4Z22X4Y6Z2100X4Y4Z49X3Y6Z3X3Y3Z62X2Y9Z7X2Y8Z22X2Y7Z33X2Y4Z64X6Y3Z2X6Y2Z32X5Y4Z25X4Y4Z334X4Y3Z49X3Y4Z43X2Y7Z23X2Y3Z6XY8Z212X6Y2Z24X5Y4Z22X4Y4Z2272X4Y3Z317X4Y2Z44X3Y5Z211X3Y4Z319X3Y3Z4X2Y7Z7X2Y6Z227X2Y4Z47X2Y2Z6XY7Z24X6YZ24X5Y3Z4X5Y2Z210X4Y3Z24X4Y2Z33X4YZ45X3Y4Z24X3Y3Z3X3Y2Z46X2Y5Z22X2Y4Z38X2Y3Z4X2Y2Z52X2YZ6XY7ZXY4Z43X6YZ4X4Y3Z76X4Y2Z23X3Y3Z2X3YZ487X2Y4Z2681X2Y3Z357X2Y2Z44XY3Z45X4YZ22X3Y3Z36X3Y2Z2X3YZ39X2Y4Z23X2Y3Z25X2Y2Z313X2YZ44XY4Z2412XY3Z33XY2Z42X3Y2ZX3YZ28X2Y3Z1207X2Y2Z27X2YZ33XY4ZXY2Z32XYZ44X3YZ50X2Y2Z59X2YZ26XY3Z12XY2Z26XYZ3193X2YZ167XY2Z167XYZ2110XYZX^14*Y^14*Z^16+X^13*Y^11*Z^14+X^8*Y^13*Z^8+X^8*Y^12*Z^8+X^10*Y^8*Z^8+X^9*Y^7*Z^8+9*X^8*Y^8*Z^8+X^8*Y^8*Z^7+X^8*Y^7*Z^8+4*X^8*Y^7*Z^7+5*X^8*Y^6*Z^8+X^6*Y^8*Z^8+X^8*Y^6*Z^7+X^8*Y^5*Z^8+X^7*Y^7*Z^7+X^7*Y^6*Z^8+X^6*Y^8*Z^7+X^12*Y^4*Z^4+2*X^8*Y^8*Z^4+X^8*Y^6*Z^6+X^8*Y^4*Z^8+6*X^7*Y^6*Z^7+3*X^6*Y^6*Z^8+2*X^4*Y^8*Z^8+X^4*Y^4*Z^12+2*X^6*Y^6*Z^7+X^6*Y^5*Z^8+X^4*Y^8*Z^7+X^4*Y^7*Z^8+X^11*Y^3*Z^4+X^10*Y^4*Z^4+X^6*Y^8*Z^4+X^4*Y^7*Z^7+X^4*Y^3*Z^11+2*X^11*Y^3*Z^3+2*X^10*Y^4*Z^3+X^10*Y^3*Z^4+X^6*Y^7*Z^4+2*X^6*Y^5*Z^6+X^5*Y^4*Z^8+2*X^4*Y^9*Z^4+X^4*Y^3*Z^10+8*X^8*Y^4*Z^4+X^7*Y^3*Z^6+X^4*Y^9*Z^3+16*X^4*Y^8*Z^4+128*X^4*Y^6*Z^6+6*X^4*Y^4*Z^8+X^3*Y^3*Z^10+X^8*Y^3*Z^4+3*X^7*Y^4*Z^4+X^4*Y^8*Z^3+22*X^4*Y^7*Z^4+2*X^4*Y^4*Z^7+2*X^3*Y^8*Z^4+3*X^2*Y^11*Z^2+X^7*Y^3*Z^4+6*X^6*Y^4*Z^4+X^6*Y^2*Z^6+2*X^4*Y^8*Z^2+4*X^4*Y^7*Z^3+15*X^4*Y^6*Z^4+2*X^4*Y^4*Z^6+X^3*Y^8*Z^3+4*X^3*Y^7*Z^4+X^3*Y^3*Z^8+3*X^2*Y^10*Z^2+4*X^2*Y^8*Z^4+192*X^2*Y^6*Z^6+3*X^7*Y^3*Z^3+X^6*Y^3*Z^4+8*X^4*Y^5*Z^4+2*X^4*Y^4*Z^5+2*X^3*Y^7*Z^3+3*X^3*Y^6*Z^4+2*X^3*Y^3*Z^7+4*X^2*Y^9*Z^2+2*X^2*Y^7*Z^4+6*X^6*Y^4*Z^2+2*X^4*Y^6*Z^2+100*X^4*Y^4*Z^4+9*X^3*Y^6*Z^3+X^3*Y^3*Z^6+2*X^2*Y^9*Z+7*X^2*Y^8*Z^2+2*X^2*Y^7*Z^3+3*X^2*Y^4*Z^6+4*X^6*Y^3*Z^2+X^6*Y^2*Z^3+2*X^5*Y^4*Z^2+5*X^4*Y^4*Z^3+34*X^4*Y^3*Z^4+9*X^3*Y^4*Z^4+3*X^2*Y^7*Z^2+3*X^2*Y^3*Z^6+X*Y^8*Z^2+12*X^6*Y^2*Z^2+4*X^5*Y^4*Z+22*X^4*Y^4*Z^2+272*X^4*Y^3*Z^3+17*X^4*Y^2*Z^4+4*X^3*Y^5*Z^2+11*X^3*Y^4*Z^3+19*X^3*Y^3*Z^4+X^2*Y^7*Z+7*X^2*Y^6*Z^2+27*X^2*Y^4*Z^4+7*X^2*Y^2*Z^6+X*Y^7*Z^2+4*X^6*Y*Z^2+4*X^5*Y^3*Z+4*X^5*Y^2*Z^2+10*X^4*Y^3*Z^2+4*X^4*Y^2*Z^3+3*X^4*Y*Z^4+5*X^3*Y^4*Z^2+4*X^3*Y^3*Z^3+X^3*Y^2*Z^4+6*X^2*Y^5*Z^2+2*X^2*Y^4*Z^3+8*X^2*Y^3*Z^4+X^2*Y^2*Z^5+2*X^2*Y*Z^6+X*Y^7*Z+X*Y^4*Z^4+3*X^6*Y*Z+4*X^4*Y^3*Z+76*X^4*Y^2*Z^2+3*X^3*Y^3*Z^2+X^3*Y*Z^4+87*X^2*Y^4*Z^2+681*X^2*Y^3*Z^3+57*X^2*Y^2*Z^4+4*X*Y^3*Z^4+5*X^4*Y*Z^2+2*X^3*Y^3*Z+36*X^3*Y^2*Z^2+X^3*Y*Z^3+9*X^2*Y^4*Z+23*X^2*Y^3*Z^2+5*X^2*Y^2*Z^3+13*X^2*Y*Z^4+4*X*Y^4*Z^2+412*X*Y^3*Z^3+3*X*Y^2*Z^4+2*X^3*Y^2*Z+X^3*Y*Z^2+8*X^2*Y^3*Z+1207*X^2*Y^2*Z^2+7*X^2*Y*Z^3+3*X*Y^4*Z+X*Y^2*Z^3+2*X*Y*Z^4+4*X^3*Y*Z+50*X^2*Y^2*Z+59*X^2*Y*Z^2+6*X*Y^3*Z+12*X*Y^2*Z^2+6*X*Y*Z^3+193*X^2*Y*Z+167*X*Y^2*Z+167*X*Y*Z^2+110*X*Y*Z

Algorithm definition

The algorithm ⟨19×19×22:4621⟩ could be constructed using the following decomposition:

⟨19×19×22:4621⟩ = ⟨9×9×12:600⟩ + ⟨9×9×10:534⟩ + ⟨10×10×12:795⟩ + ⟨10×9×12:696⟩ + ⟨9×10×12:696⟩ + TA(⟨10×10×10⟩, ⟨10×10×10⟩).

This decomposition is defined by the following equality:

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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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