Description of fast matrix multiplication algorithm: ⟨7×10×19:882⟩

Algorithm type

X5Y6Z7+X5Y5Z7+X4Y5Z4+2X4Y4Z5+X3Y6Z4+18X4Y4Z4+X3Y5Z4+11X4Y4Z3+4X4Y3Z4+10X3Y4Z4+32X2Y6Z3+X2Y2Z7+8X4Y4Z2+2X4Y3Z3+3X3Y4Z3+4X3Y3Z4+4X2Y2Z6+2X2YZ7+48XY6Z3+X4Y2Z3+2X3Y4Z2+2X3Y3Z3+2X3Y2Z4+X2Y5Z2+6X2Y4Z3+4X2Y2Z5+X4Y2Z2+3X3Y2Z3+3X2Y5Z+65X2Y4Z2+16X2Y3Z3+14X2Y2Z4+X3Y2Z2+6X2Y4Z+16X2Y3Z2+10X2Y2Z3+2X2YZ4+3XY5Z+XY4Z2+24XY3Z3+XY2Z4+X4YZ+X2Y3Z+146X2Y2Z2+X2YZ3+40XY4Z+2XY3Z2+12XY2Z3+2XYZ4+X3YZ+9X2Y2Z+15X2YZ2+15XY3Z+52XY2Z2+2X2YZ+142XY2Z+74XYZ2+29XYZX5Y6Z7X5Y5Z7X4Y5Z42X4Y4Z5X3Y6Z418X4Y4Z4X3Y5Z411X4Y4Z34X4Y3Z410X3Y4Z432X2Y6Z3X2Y2Z78X4Y4Z22X4Y3Z33X3Y4Z34X3Y3Z44X2Y2Z62X2YZ748XY6Z3X4Y2Z32X3Y4Z22X3Y3Z32X3Y2Z4X2Y5Z26X2Y4Z34X2Y2Z5X4Y2Z23X3Y2Z33X2Y5Z65X2Y4Z216X2Y3Z314X2Y2Z4X3Y2Z26X2Y4Z16X2Y3Z210X2Y2Z32X2YZ43XY5ZXY4Z224XY3Z3XY2Z4X4YZX2Y3Z146X2Y2Z2X2YZ340XY4Z2XY3Z212XY2Z32XYZ4X3YZ9X2Y2Z15X2YZ215XY3Z52XY2Z22X2YZ142XY2Z74XYZ229XYZX^5*Y^6*Z^7+X^5*Y^5*Z^7+X^4*Y^5*Z^4+2*X^4*Y^4*Z^5+X^3*Y^6*Z^4+18*X^4*Y^4*Z^4+X^3*Y^5*Z^4+11*X^4*Y^4*Z^3+4*X^4*Y^3*Z^4+10*X^3*Y^4*Z^4+32*X^2*Y^6*Z^3+X^2*Y^2*Z^7+8*X^4*Y^4*Z^2+2*X^4*Y^3*Z^3+3*X^3*Y^4*Z^3+4*X^3*Y^3*Z^4+4*X^2*Y^2*Z^6+2*X^2*Y*Z^7+48*X*Y^6*Z^3+X^4*Y^2*Z^3+2*X^3*Y^4*Z^2+2*X^3*Y^3*Z^3+2*X^3*Y^2*Z^4+X^2*Y^5*Z^2+6*X^2*Y^4*Z^3+4*X^2*Y^2*Z^5+X^4*Y^2*Z^2+3*X^3*Y^2*Z^3+3*X^2*Y^5*Z+65*X^2*Y^4*Z^2+16*X^2*Y^3*Z^3+14*X^2*Y^2*Z^4+X^3*Y^2*Z^2+6*X^2*Y^4*Z+16*X^2*Y^3*Z^2+10*X^2*Y^2*Z^3+2*X^2*Y*Z^4+3*X*Y^5*Z+X*Y^4*Z^2+24*X*Y^3*Z^3+X*Y^2*Z^4+X^4*Y*Z+X^2*Y^3*Z+146*X^2*Y^2*Z^2+X^2*Y*Z^3+40*X*Y^4*Z+2*X*Y^3*Z^2+12*X*Y^2*Z^3+2*X*Y*Z^4+X^3*Y*Z+9*X^2*Y^2*Z+15*X^2*Y*Z^2+15*X*Y^3*Z+52*X*Y^2*Z^2+2*X^2*Y*Z+142*X*Y^2*Z+74*X*Y*Z^2+29*X*Y*Z

Algorithm definition

The algorithm ⟨7×10×19:882⟩ could be constructed using the following decomposition:

⟨7×10×19:882⟩ = ⟨4×4×6:73⟩ + ⟨4×4×7:85⟩ + ⟨3×3×7:49⟩ + ⟨3×4×7:63⟩ + ⟨3×4×6:54⟩ + ⟨3×3×6:40⟩ + ⟨4×4×6:73⟩ + ⟨4×3×7:63⟩ + ⟨4×3×6:54⟩ + ⟨4×3×6:54⟩ + ⟨3×4×6:54⟩ + ⟨4×3×6:54⟩ + ⟨3×3×7:49⟩ + ⟨4×3×6:54⟩ + ⟨4×3×7:63⟩.

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_2_1A_2_2A_2_3A_2_4A_2_5A_2_6A_2_7A_2_8A_2_9A_2_10A_3_1A_3_2A_3_3A_3_4A_3_5A_3_6A_3_7A_3_8A_3_9A_3_10A_4_1A_4_2A_4_3A_4_4A_4_5A_4_6A_4_7A_4_8A_4_9A_4_10A_5_1A_5_2A_5_3A_5_4A_5_5A_5_6A_5_7A_5_8A_5_9A_5_10A_6_1A_6_2A_6_3A_6_4A_6_5A_6_6A_6_7A_6_8A_6_9A_6_10A_7_1A_7_2A_7_3A_7_4A_7_5A_7_6A_7_7A_7_8A_7_9A_7_10B_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_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_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_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_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_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_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_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_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_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_19C_1_1C_1_2C_1_3C_1_4C_1_5C_1_6C_1_7C_2_1C_2_2C_2_3C_2_4C_2_5C_2_6C_2_7C_3_1C_3_2C_3_3C_3_4C_3_5C_3_6C_3_7C_4_1C_4_2C_4_3C_4_4C_4_5C_4_6C_4_7C_5_1C_5_2C_5_3C_5_4C_5_5C_5_6C_5_7C_6_1C_6_2C_6_3C_6_4C_6_5C_6_6C_6_7C_7_1C_7_2C_7_3C_7_4C_7_5C_7_6C_7_7C_8_1C_8_2C_8_3C_8_4C_8_5C_8_6C_8_7C_9_1C_9_2C_9_3C_9_4C_9_5C_9_6C_9_7C_10_1C_10_2C_10_3C_10_4C_10_5C_10_6C_10_7C_11_1C_11_2C_11_3C_11_4C_11_5C_11_6C_11_7C_12_1C_12_2C_12_3C_12_4C_12_5C_12_6C_12_7C_13_1C_13_2C_13_3C_13_4C_13_5C_13_6C_13_7C_14_1C_14_2C_14_3C_14_4C_14_5C_14_6C_14_7C_15_1C_15_2C_15_3C_15_4C_15_5C_15_6C_15_7C_16_1C_16_2C_16_3C_16_4C_16_5C_16_6C_16_7C_17_1C_17_2C_17_3C_17_4C_17_5C_17_6C_17_7C_18_1C_18_2C_18_3C_18_4C_18_5C_18_6C_18_7C_19_1C_19_2C_19_3C_19_4C_19_5C_19_6C_19_7=TraceMulA_4_7A_4_8A_4_9A_4_10A_5_7A_5_8A_5_9A_5_10A_6_7A_6_8A_6_9A_6_10A_7_7A_7_8A_7_9A_7_10B_2_5+B_7_5+B_7_6B_2_12+B_7_12+B_7_7B_2_1+B_7_1+B_7_8B_2_2+B_7_2+B_7_9B_2_3+B_7_3+B_7_10B_2_4+B_7_4+B_7_11B_6_5+B_8_5+B_8_6B_6_12+B_8_12+B_8_7B_6_1+B_8_1+B_8_8B_6_2+B_8_2+B_8_9B_6_3+B_8_3+B_8_10B_6_4+B_8_4+B_8_11B_1_5+B_9_5+B_9_6B_1_12+B_9_12+B_9_7B_1_1+B_9_1+B_9_8B_1_2+B_9_2+B_9_9B_1_3+B_9_3+B_9_10B_1_4+B_9_4+B_9_11B_10_5+B_10_6B_10_7+B_10_12B_10_1+B_10_8B_10_2+B_10_9B_10_3+B_10_10B_10_4+B_10_11C_5_4+C_5_3C_5_1+C_5_5C_5_2+C_5_6C_5_7C_12_3+C_12_4C_12_1+C_12_5C_12_2+C_12_6C_12_7C_1_4+C_1_3C_1_1+C_1_5C_1_2+C_1_6C_1_7C_2_4+C_2_3C_2_1+C_2_5C_2_2+C_2_6C_2_7C_3_3+C_3_4C_3_1+C_3_5C_3_2+C_3_6C_3_7C_4_3+C_4_4C_4_1+C_4_5C_4_2+C_4_6C_4_7+TraceMulA_3_2-A_4_7A_3_6-A_4_8A_3_1-A_4_9-A_4_10A_1_2-A_5_7A_1_6-A_5_8A_1_1-A_5_9-A_5_10A_2_2-A_6_7A_2_6-A_6_8A_2_1-A_6_9-A_6_10-A_7_7-A_7_8-A_7_9-A_7_10B_2_5+B_7_13B_2_12+B_7_14B_2_1+B_7_15B_2_2+B_7_16B_2_3+B_7_17B_2_4+B_7_18B_7_19B_6_5+B_8_13B_6_12+B_8_14B_6_1+B_8_15B_6_2+B_8_16B_6_3+B_8_17B_6_4+B_8_18B_8_19B_1_5+B_9_13B_1_12+B_9_14B_1_1+B_9_15B_1_2+B_9_16B_1_3+B_9_17B_1_4+B_9_18B_9_19B_10_13B_10_14B_10_15B_10_16B_10_17B_10_18B_10_19C_5_3-C_13_4C_5_1-C_13_5C_5_2-C_13_6-C_13_7C_12_3-C_14_4C_12_1-C_14_5C_12_2-C_14_6-C_14_7C_1_3-C_15_4C_1_1-C_15_5C_1_2-C_15_6-C_15_7C_2_3-C_16_4C_2_1-C_16_5C_2_2-C_16_6-C_16_7C_3_3-C_17_4C_3_1-C_17_5C_3_2-C_17_6-C_17_7C_4_3-C_18_4C_4_1-C_18_5C_4_2-C_18_6-C_18_7-C_19_4-C_19_5-C_19_6-C_19_7+TraceMulA_3_2A_3_6A_3_1A_1_2A_1_6A_1_1A_2_2A_2_6A_2_1B_2_6-B_2_13-B_7_13B_2_7-B_2_14-B_7_14B_2_8-B_2_15-B_7_15B_2_9-B_2_16-B_7_16B_2_10-B_2_17-B_7_17B_2_11-B_2_18-B_7_18-B_2_19-B_7_19B_6_6-B_6_13-B_8_13B_6_7-B_6_14-B_8_14B_6_8-B_6_15-B_8_15B_6_9-B_6_16-B_8_16B_6_10-B_6_17-B_8_17B_6_11-B_6_18-B_8_18-B_8_19-B_6_19B_1_6-B_1_13-B_9_13B_1_7-B_1_14-B_9_14B_1_8-B_1_15-B_9_15B_1_9-B_1_16-B_9_16B_1_10-B_1_17-B_9_17B_1_11-B_1_18-B_9_18-B_1_19-B_9_19-C_13_3-C_13_4-C_13_1-C_13_5-C_13_2-C_13_6-C_14_3-C_14_4-C_14_1-C_14_5-C_14_2-C_14_6-C_15_3-C_15_4-C_15_1-C_15_5-C_15_2-C_15_6-C_16_3-C_16_4-C_16_1-C_16_5-C_16_2-C_16_6-C_17_3-C_17_4-C_17_1-C_17_5-C_17_2-C_17_6-C_18_3-C_18_4-C_18_1-C_18_5-C_18_2-C_18_6-C_19_3-C_19_4-C_19_1-C_19_5-C_19_2-C_19_6+TraceMulA_3_2-A_3_7A_3_6-A_3_8A_3_1-A_3_9-A_3_10A_1_2-A_1_7A_1_6-A_1_8A_1_1-A_1_9-A_1_10A_2_2-A_2_7A_2_6-A_2_8A_2_1-A_2_9-A_2_10B_7_13B_7_14B_7_15B_7_16B_7_17B_7_18B_7_19B_8_13B_8_14B_8_15B_8_16B_8_17B_8_18B_8_19B_9_13B_9_14B_9_15B_9_16B_9_17B_9_18B_9_19B_10_13B_10_14B_10_15B_10_16B_10_17B_10_18B_10_19-C_5_3-C_13_3-C_5_1-C_13_1-C_5_2-C_13_2-C_12_3-C_14_3-C_12_1-C_14_1-C_12_2-C_14_2-C_1_3-C_15_3-C_1_1-C_15_1-C_1_2-C_15_2-C_2_3-C_16_3-C_2_1-C_16_1-C_2_2-C_16_2-C_3_3-C_17_3-C_3_1-C_17_1-C_3_2-C_17_2-C_4_3-C_18_3-C_4_1-C_18_1-C_4_2-C_18_2-C_19_3-C_19_1-C_19_2+TraceMulA_3_7-A_4_7A_3_8-A_4_8A_3_9-A_4_9A_3_10-A_4_10A_1_7-A_5_7A_1_8-A_5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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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