Description of fast matrix multiplication algorithm: ⟨6×7×27:765⟩

Algorithm type

10X4Y5Z4+2X4Y5Z3+18X4Y4Z4+7X4Y3Z4+2X3Y4Z4+4X2Y7Z2+3X4Y3Z3+7X4Y2Z4+6X2Y6Z2+4X3Y2Z4+17X2Y5Z2+X4YZ3+X2Y5Z+14X2Y4Z2+96X2Y3Z3+33X2Y3Z2+144XY3Z3+X2Y3Z+121X2Y2Z2+8XY4Z+24X2YZ2+48XY3Z+13X2YZ+84XY2Z+36XYZ2+61XYZ10X4Y5Z42X4Y5Z318X4Y4Z47X4Y3Z42X3Y4Z44X2Y7Z23X4Y3Z37X4Y2Z46X2Y6Z24X3Y2Z417X2Y5Z2X4YZ3X2Y5Z14X2Y4Z296X2Y3Z333X2Y3Z2144XY3Z3X2Y3Z121X2Y2Z28XY4Z24X2YZ248XY3Z13X2YZ84XY2Z36XYZ261XYZ10*X^4*Y^5*Z^4+2*X^4*Y^5*Z^3+18*X^4*Y^4*Z^4+7*X^4*Y^3*Z^4+2*X^3*Y^4*Z^4+4*X^2*Y^7*Z^2+3*X^4*Y^3*Z^3+7*X^4*Y^2*Z^4+6*X^2*Y^6*Z^2+4*X^3*Y^2*Z^4+17*X^2*Y^5*Z^2+X^4*Y*Z^3+X^2*Y^5*Z+14*X^2*Y^4*Z^2+96*X^2*Y^3*Z^3+33*X^2*Y^3*Z^2+144*X*Y^3*Z^3+X^2*Y^3*Z+121*X^2*Y^2*Z^2+8*X*Y^4*Z+24*X^2*Y*Z^2+48*X*Y^3*Z+13*X^2*Y*Z+84*X*Y^2*Z+36*X*Y*Z^2+61*X*Y*Z

Algorithm definition

The algorithm ⟨6×7×27:765⟩ could be constructed using the following decomposition:

⟨6×7×27:765⟩ = ⟨3×4×14:126⟩ + ⟨3×4×13:117⟩ + ⟨3×3×14:95⟩ + ⟨3×4×14:126⟩ + ⟨3×3×14:95⟩ + ⟨3×4×13:117⟩ + ⟨3×3×13:89⟩.

This decomposition is defined by the following equality:

TraceMulA_1_1A_1_2A_1_3A_1_4A_1_5A_1_6A_1_7A_2_1A_2_2A_2_3A_2_4A_2_5A_2_6A_2_7A_3_1A_3_2A_3_3A_3_4A_3_5A_3_6A_3_7A_4_1A_4_2A_4_3A_4_4A_4_5A_4_6A_4_7A_5_1A_5_2A_5_3A_5_4A_5_5A_5_6A_5_7A_6_1A_6_2A_6_3A_6_4A_6_5A_6_6A_6_7B_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_1_22B_1_23B_1_24B_1_25B_1_26B_1_27B_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_2_22B_2_23B_2_24B_2_25B_2_26B_2_27B_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_3_22B_3_23B_3_24B_3_25B_3_26B_3_27B_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_4_22B_4_23B_4_24B_4_25B_4_26B_4_27B_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_5_22B_5_23B_5_24B_5_25B_5_26B_5_27B_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_6_22B_6_23B_6_24B_6_25B_6_26B_6_27B_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_7_22B_7_23B_7_24B_7_25B_7_26B_7_27C_1_1C_1_2C_1_3C_1_4C_1_5C_1_6C_2_1C_2_2C_2_3C_2_4C_2_5C_2_6C_3_1C_3_2C_3_3C_3_4C_3_5C_3_6C_4_1C_4_2C_4_3C_4_4C_4_5C_4_6C_5_1C_5_2C_5_3C_5_4C_5_5C_5_6C_6_1C_6_2C_6_3C_6_4C_6_5C_6_6C_7_1C_7_2C_7_3C_7_4C_7_5C_7_6C_8_1C_8_2C_8_3C_8_4C_8_5C_8_6C_9_1C_9_2C_9_3C_9_4C_9_5C_9_6C_10_1C_10_2C_10_3C_10_4C_10_5C_10_6C_11_1C_11_2C_11_3C_11_4C_11_5C_11_6C_12_1C_12_2C_12_3C_12_4C_12_5C_12_6C_13_1C_13_2C_13_3C_13_4C_13_5C_13_6C_14_1C_14_2C_14_3C_14_4C_14_5C_14_6C_15_1C_15_2C_15_3C_15_4C_15_5C_15_6C_16_1C_16_2C_16_3C_16_4C_16_5C_16_6C_17_1C_17_2C_17_3C_17_4C_17_5C_17_6C_18_1C_18_2C_18_3C_18_4C_18_5C_18_6C_19_1C_19_2C_19_3C_19_4C_19_5C_19_6C_20_1C_20_2C_20_3C_20_4C_20_5C_20_6C_21_1C_21_2C_21_3C_21_4C_21_5C_21_6C_22_1C_22_2C_22_3C_22_4C_22_5C_22_6C_23_1C_23_2C_23_3C_23_4C_23_5C_23_6C_24_1C_24_2C_24_3C_24_4C_24_5C_24_6C_25_1C_25_2C_25_3C_25_4C_25_5C_25_6C_26_1C_26_2C_26_3C_26_4C_26_5C_26_6C_27_1C_27_2C_27_3C_27_4C_27_5C_27_6=TraceMulA_4_4A_1_1+A_4_5A_1_2+A_4_6A_1_3+A_4_7A_5_4A_2_1+A_5_5A_2_2+A_5_6A_2_3+A_5_7A_6_4A_3_1+A_6_5A_3_2+A_6_6A_3_3+A_6_7B_4_14B_4_15B_4_16B_4_17B_4_18B_4_19B_4_20B_4_21B_4_22B_4_23B_4_24B_4_25B_4_26B_4_27B_5_14B_1_1+B_5_15B_1_2+B_5_16B_1_3+B_5_17B_1_4+B_5_18B_1_5+B_5_19B_1_6+B_5_20B_1_7+B_5_21B_1_8+B_5_22B_1_9+B_5_23B_1_10+B_5_24B_1_11+B_5_25B_1_12+B_5_26B_1_13+B_5_27B_6_14B_2_1+B_6_15B_2_2+B_6_16B_2_3+B_6_17B_2_4+B_6_18B_2_5+B_6_19B_2_6+B_6_20B_2_7+B_6_21B_2_8+B_6_22B_2_9+B_6_23B_2_10+B_6_24B_2_11+B_6_25B_2_12+B_6_26B_2_13+B_6_27B_7_14B_3_1+B_7_15B_3_2+B_7_16B_3_3+B_7_17B_3_4+B_7_18B_3_5+B_7_19B_3_6+B_7_20B_3_7+B_7_21B_3_8+B_7_22B_3_9+B_7_23B_3_10+B_7_24B_3_11+B_7_25B_3_12+B_7_26B_3_13+B_7_27C_14_4C_14_5C_14_6C_1_1+C_15_4C_1_2+C_15_5C_1_3+C_15_6C_2_1+C_16_4C_2_2+C_16_5C_2_3+C_16_6C_3_1+C_17_4C_3_2+C_17_5C_3_3+C_17_6C_4_1+C_18_4C_4_2+C_18_5C_4_3+C_18_6C_5_1+C_19_4C_5_2+C_19_5C_5_3+C_19_6C_6_1+C_20_4C_6_2+C_20_5C_6_3+C_20_6C_7_1+C_21_4C_7_2+C_21_5C_7_3+C_21_6C_8_1+C_22_4C_8_2+C_22_5C_8_3+C_22_6C_9_1+C_23_4C_9_2+C_23_5C_9_3+C_23_6C_10_1+C_24_4C_10_2+C_24_5C_10_3+C_24_6C_11_1+C_25_4C_11_2+C_25_5C_11_3+C_25_6C_12_1+C_26_4C_12_2+C_26_5C_12_3+C_26_6C_13_1+C_27_4C_13_2+C_27_5C_13_3+C_27_6+TraceMulA_1_4-A_4_4A_1_5-A_4_5A_1_6-A_4_6A_1_7-A_4_7A_2_4-A_5_4A_2_5-A_5_5A_2_6-A_5_6A_2_7-A_5_7A_3_4-A_6_4A_3_5-A_6_5A_3_6-A_6_6A_3_7-A_6_7B_4_1+B_4_15B_4_2+B_4_16B_4_3+B_4_17B_4_4+B_4_18B_4_5+B_4_19B_4_6+B_4_20B_4_7+B_4_21B_4_8+B_4_22B_4_9+B_4_23B_4_10+B_4_24B_4_11+B_4_25B_4_12+B_4_26B_4_13+B_4_27B_5_1+B_5_15B_5_2+B_5_16B_5_3+B_5_17B_5_4+B_5_18B_5_5+B_5_19B_5_6+B_5_20B_5_7+B_5_21B_5_8+B_5_22B_5_9+B_5_23B_5_10+B_5_24B_5_11+B_5_25B_5_12+B_5_26B_5_13+B_5_27B_6_1+B_6_15B_6_2+B_6_16B_6_3+B_6_17B_6_4+B_6_18B_6_5+B_6_19B_6_6+B_6_20B_6_7+B_6_21B_6_8+B_6_22B_6_9+B_6_23B_6_10+B_6_24B_6_11+B_6_25B_6_12+B_6_26B_6_13+B_6_27B_7_1+B_7_15B_7_2+B_7_16B_7_3+B_7_17B_7_4+B_7_18B_7_5+B_7_19B_7_6+B_7_20B_7_7+B_7_21B_7_8+B_7_22B_7_9+B_7_23B_7_10+B_7_24B_7_11+B_7_25B_7_12+B_7_26B_7_13+B_7_27C_1_1C_1_2C_1_3C_2_1C_2_2C_2_3C_3_1C_3_2C_3_3C_4_1C_4_2C_4_3C_5_1C_5_2C_5_3C_6_1C_6_2C_6_3C_7_1C_7_2C_7_3C_8_1C_8_2C_8_3C_9_1C_9_2C_9_3C_10_1C_10_2C_10_3C_11_1C_11_2C_11_3C_12_1C_12_2C_12_3C_13_1C_13_2C_13_3+TraceMul-A_1_1+A_4_1-A_1_2+A_4_2-A_1_3+A_4_3-A_2_1+A_5_1-A_2_2+A_5_2-A_2_3+A_5_3-A_3_1+A_6_1-A_3_2+A_6_2-A_3_3+A_6_3B_1_14B_1_1+B_1_15B_1_2+B_1_16B_1_3+B_1_17B_1_4+B_1_18B_1_5+B_1_19B_1_6+B_1_20B_1_7+B_1_21B_1_8+B_1_22B_1_9+B_1_23B_1_10+B_1_24B_1_11+B_1_25B_1_12+B_1_26B_1_13+B_1_27B_2_14B_2_1+B_2_15B_2_2+B_2_16B_2_3+B_2_17B_2_4+B_2_18B_2_5+B_2_19B_2_6+B_2_20B_2_7+B_2_21B_2_8+B_2_22B_2_9+B_2_23B_2_10+B_2_24B_2_11+B_2_25B_2_12+B_2_26B_2_13+B_2_27B_3_14B_3_1+B_3_15B_3_2+B_3_16B_3_3+B_3_17B_3_4+B_3_18B_3_5+B_3_19B_3_6+B_3_20B_3_7+B_3_21B_3_8+B_3_22B_3_9+B_3_23B_3_10+B_3_24B_3_11+B_3_25B_3_12+B_3_26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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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