Description of fast matrix multiplication algorithm: ⟨8×13×13:880⟩

Algorithm type

6X6Y4Z4+6X4Y4Z6+X8Y2Z2+X7Y3Z2+2X6Y4Z2+X5Y3Z4+22X4Y4Z4+X4Y3Z5+2X2Y4Z6+X2Y3Z7+X2Y2Z8+2X7Y2Z2+2X5Y2Z4+4X4Y4Z3+X4Y3Z4+2X4Y2Z5+2X3Y4Z4+2X2Y2Z7+X7YZ2+8X6Y2Z2+X5Y3Z2+5X4Y3Z3+4X4Y2Z4+X3Y4Z3+5X3Y3Z4+8X2Y6Z2+3X2Y4Z4+X2Y3Z5+8X2Y2Z6+X2YZ7+2X4Y3Z2+2X4Y2Z3+14X3Y4Z2+2X3Y2Z4+4X2Y5Z2+14X2Y4Z3+4X2Y3Z4+2X4Y3Z+10X4Y2Z2+4X3Y4Z+2X3Y3Z2+2X3Y2Z3+X2Y5Z+69X2Y4Z2+3X2Y3Z3+12X2Y2Z4+8XY6Z+XY5Z2+4XY4Z3+3XY3Z4+X4Y2Z+2X3Y3Z+11X3Y2Z2+5X2Y4Z+9X2Y3Z2+12X2Y2Z3+4XY4Z2+2XY3Z3+XY2Z4+4X4YZ+19X3Y2Z+2X3YZ2+4X2Y3Z+124X2Y2Z2+2X2YZ3+5XY4Z+4XY3Z2+20XY2Z3+5XYZ4+8X3YZ+30X2Y2Z+10X2YZ2+21XY3Z+36XY2Z2+8XYZ3+12X2YZ+108XY2Z+14XYZ2+129XYZ6X6Y4Z46X4Y4Z6X8Y2Z2X7Y3Z22X6Y4Z2X5Y3Z422X4Y4Z4X4Y3Z52X2Y4Z6X2Y3Z7X2Y2Z82X7Y2Z22X5Y2Z44X4Y4Z3X4Y3Z42X4Y2Z52X3Y4Z42X2Y2Z7X7YZ28X6Y2Z2X5Y3Z25X4Y3Z34X4Y2Z4X3Y4Z35X3Y3Z48X2Y6Z23X2Y4Z4X2Y3Z58X2Y2Z6X2YZ72X4Y3Z22X4Y2Z314X3Y4Z22X3Y2Z44X2Y5Z214X2Y4Z34X2Y3Z42X4Y3Z10X4Y2Z24X3Y4Z2X3Y3Z22X3Y2Z3X2Y5Z69X2Y4Z23X2Y3Z312X2Y2Z48XY6ZXY5Z24XY4Z33XY3Z4X4Y2Z2X3Y3Z11X3Y2Z25X2Y4Z9X2Y3Z212X2Y2Z34XY4Z22XY3Z3XY2Z44X4YZ19X3Y2Z2X3YZ24X2Y3Z124X2Y2Z22X2YZ35XY4Z4XY3Z220XY2Z35XYZ48X3YZ30X2Y2Z10X2YZ221XY3Z36XY2Z28XYZ312X2YZ108XY2Z14XYZ2129XYZ6*X^6*Y^4*Z^4+6*X^4*Y^4*Z^6+X^8*Y^2*Z^2+X^7*Y^3*Z^2+2*X^6*Y^4*Z^2+X^5*Y^3*Z^4+22*X^4*Y^4*Z^4+X^4*Y^3*Z^5+2*X^2*Y^4*Z^6+X^2*Y^3*Z^7+X^2*Y^2*Z^8+2*X^7*Y^2*Z^2+2*X^5*Y^2*Z^4+4*X^4*Y^4*Z^3+X^4*Y^3*Z^4+2*X^4*Y^2*Z^5+2*X^3*Y^4*Z^4+2*X^2*Y^2*Z^7+X^7*Y*Z^2+8*X^6*Y^2*Z^2+X^5*Y^3*Z^2+5*X^4*Y^3*Z^3+4*X^4*Y^2*Z^4+X^3*Y^4*Z^3+5*X^3*Y^3*Z^4+8*X^2*Y^6*Z^2+3*X^2*Y^4*Z^4+X^2*Y^3*Z^5+8*X^2*Y^2*Z^6+X^2*Y*Z^7+2*X^4*Y^3*Z^2+2*X^4*Y^2*Z^3+14*X^3*Y^4*Z^2+2*X^3*Y^2*Z^4+4*X^2*Y^5*Z^2+14*X^2*Y^4*Z^3+4*X^2*Y^3*Z^4+2*X^4*Y^3*Z+10*X^4*Y^2*Z^2+4*X^3*Y^4*Z+2*X^3*Y^3*Z^2+2*X^3*Y^2*Z^3+X^2*Y^5*Z+69*X^2*Y^4*Z^2+3*X^2*Y^3*Z^3+12*X^2*Y^2*Z^4+8*X*Y^6*Z+X*Y^5*Z^2+4*X*Y^4*Z^3+3*X*Y^3*Z^4+X^4*Y^2*Z+2*X^3*Y^3*Z+11*X^3*Y^2*Z^2+5*X^2*Y^4*Z+9*X^2*Y^3*Z^2+12*X^2*Y^2*Z^3+4*X*Y^4*Z^2+2*X*Y^3*Z^3+X*Y^2*Z^4+4*X^4*Y*Z+19*X^3*Y^2*Z+2*X^3*Y*Z^2+4*X^2*Y^3*Z+124*X^2*Y^2*Z^2+2*X^2*Y*Z^3+5*X*Y^4*Z+4*X*Y^3*Z^2+20*X*Y^2*Z^3+5*X*Y*Z^4+8*X^3*Y*Z+30*X^2*Y^2*Z+10*X^2*Y*Z^2+21*X*Y^3*Z+36*X*Y^2*Z^2+8*X*Y*Z^3+12*X^2*Y*Z+108*X*Y^2*Z+14*X*Y*Z^2+129*X*Y*Z

Algorithm definition

The algorithm ⟨8×13×13:880⟩ could be constructed using the following decomposition:

⟨8×13×13:880⟩ = ⟨4×5×4:61⟩ + ⟨4×5×5:76⟩ + ⟨4×4×5:61⟩ + ⟨4×5×5:76⟩ + ⟨4×5×4:61⟩ + ⟨4×4×4:48⟩ + ⟨4×5×4:61⟩ + ⟨4×4×5:61⟩ + ⟨4×4×4:48⟩ + ⟨4×4×4:48⟩ + ⟨4×5×4:61⟩ + ⟨4×4×4:48⟩ + ⟨4×4×5:61⟩ + ⟨4×4×4:48⟩ + ⟨4×4×5:61⟩.

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_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_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_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_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_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_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_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_13B_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_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_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_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_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_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_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_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_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_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_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_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_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_13C_1_1C_1_2C_1_3C_1_4C_1_5C_1_6C_1_7C_1_8C_2_1C_2_2C_2_3C_2_4C_2_5C_2_6C_2_7C_2_8C_3_1C_3_2C_3_3C_3_4C_3_5C_3_6C_3_7C_3_8C_4_1C_4_2C_4_3C_4_4C_4_5C_4_6C_4_7C_4_8C_5_1C_5_2C_5_3C_5_4C_5_5C_5_6C_5_7C_5_8C_6_1C_6_2C_6_3C_6_4C_6_5C_6_6C_6_7C_6_8C_7_1C_7_2C_7_3C_7_4C_7_5C_7_6C_7_7C_7_8C_8_1C_8_2C_8_3C_8_4C_8_5C_8_6C_8_7C_8_8C_9_1C_9_2C_9_3C_9_4C_9_5C_9_6C_9_7C_9_8C_10_1C_10_2C_10_3C_10_4C_10_5C_10_6C_10_7C_10_8C_11_1C_11_2C_11_3C_11_4C_11_5C_11_6C_11_7C_11_8C_12_1C_12_2C_12_3C_12_4C_12_5C_12_6C_12_7C_12_8C_13_1C_13_2C_13_3C_13_4C_13_5C_13_6C_13_7C_13_8=TraceMulA_5_9A_5_10A_5_11A_5_12A_5_13A_6_9A_6_10A_6_11A_6_12A_6_13A_7_9A_7_10A_7_11A_7_12A_7_13A_8_9A_8_10A_8_11A_8_12A_8_13B_3_3+B_9_3+B_9_4B_3_8+B_9_8+B_9_5B_3_1+B_9_1+B_9_6B_3_2+B_9_2+B_9_7B_8_3+B_10_3+B_10_4B_8_8+B_10_8+B_10_5B_8_1+B_10_1+B_10_6B_8_2+B_10_2+B_10_7B_1_3+B_11_3+B_11_4B_11_5+B_1_8+B_11_8B_1_1+B_11_1+B_11_6B_1_2+B_11_2+B_11_7B_2_3+B_12_3+B_12_4B_12_5+B_2_8+B_12_8B_2_1+B_12_1+B_12_6B_2_2+B_12_2+B_12_7B_13_3+B_13_4B_13_5+B_13_8B_13_1+B_13_6B_13_2+B_13_7C_3_1+C_3_5C_3_2+C_3_6C_3_3+C_3_7C_3_4+C_3_8C_8_1+C_8_5C_8_2+C_8_6C_8_3+C_8_7C_8_4+C_8_8C_1_1+C_1_5C_1_2+C_1_6C_1_3+C_1_7C_1_4+C_1_8C_2_1+C_2_5C_2_2+C_2_6C_2_3+C_2_7C_2_4+C_2_8+TraceMulA_1_3-A_5_9A_1_8-A_5_10A_1_1-A_5_11A_1_2-A_5_12-A_5_13A_2_3-A_6_9A_2_8-A_6_10A_2_1-A_6_11A_2_2-A_6_12-A_6_13A_3_3-A_7_9A_3_8-A_7_10A_3_1-A_7_11A_3_2-A_7_12-A_7_13A_4_3-A_8_9A_4_8-A_8_10A_4_1-A_8_11A_4_2-A_8_12-A_8_13B_3_3+B_9_9B_3_8+B_9_10B_3_1+B_9_11B_3_2+B_9_12B_9_13B_8_3+B_10_9B_8_8+B_10_10B_8_1+B_10_11B_8_2+B_10_12B_10_13B_1_3+B_11_9B_1_8+B_11_10B_1_1+B_11_11B_1_2+B_11_12B_11_13B_2_3+B_12_9B_2_8+B_12_10B_2_1+B_12_11B_2_2+B_12_12B_12_13B_13_9B_13_10B_13_11B_13_12B_13_13C_3_1-C_9_5C_3_2-C_9_6C_3_3-C_9_7C_3_4-C_9_8C_8_1-C_10_5C_8_2-C_10_6C_8_3-C_10_7C_8_4-C_10_8C_1_1-C_11_5C_1_2-C_11_6C_1_3-C_11_7C_1_4-C_11_8C_2_1-C_12_5C_2_2-C_12_6C_2_3-C_12_7C_2_4-C_12_8-C_13_5-C_13_6-C_13_7-C_13_8+TraceMulA_1_3A_1_8A_1_1A_1_2A_2_3A_2_8A_2_1A_2_2A_3_3A_3_8A_3_1A_3_2A_4_3A_4_8A_4_1A_4_2B_3_4-B_3_9-B_9_9B_3_5-B_3_10-B_9_10B_3_6-B_3_11-B_9_11B_3_7-B_3_12-B_9_12-B_3_13-B_9_13B_8_4-B_8_9-B_10_9B_8_5-B_8_10-B_10_10B_8_6-B_8_11-B_10_11B_8_7-B_8_12-B_10_12-B_8_13-B_10_13B_1_4-B_1_9-B_11_9B_1_5-B_1_10-B_11_10B_1_6-B_1_11-B_11_11B_1_7-B_1_12-B_11_12-B_1_13-B_11_13B_2_4-B_2_9-B_12_9B_2_5-B_2_10-B_12_10B_2_6-B_2_11-B_12_11B_2_7-B_2_12-B_12_12-B_2_13-B_12_13-C_9_1-C_9_5-C_9_2-C_9_6-C_9_3-C_9_7-C_9_4-C_9_8-C_10_1-C_10_5-C_10_2-C_10_6-C_10_3-C_10_7-C_10_4-C_10_8-C_11_1-C_11_5-C_11_2-C_11_6-C_11_3-C_11_7-C_11_4-C_11_8-C_12_1-C_12_5-C_12_2-C_12_6-C_12_3-C_12_7-C_12_4-C_12_8-C_13_1-C_13_5-C_13_2-C_13_6-C_13_3-C_13_7-C_13_4-C_13_8+TraceMulA_1_3-A_1_9A_1_8-A_1_10A_1_1-A_1_11A_1_2-A_1_12-A_1_13A_2_3-A_2_9A_2_8-A_2_10A_2_1-A_2_11A_2_2-A_2_12-A_2_13A_3_3-A_3_9A_3_8-A_3_10A_3_1-A_3_11A_3_2-A_3_12-A_3_13A_4_3-A_4_9A_4_8-A_4_10A_4_1-A_4_11A_4_2-A_4_12-A_4_13B_9_9B_9_10B_9_11B_9_12B_9_13B_10_9B_10_10B_10_11B_10_12B_10_13B_11_9B_11_10B_11_11B_11_12B_11_13B_12_9B_12_10B_12_11B_12_12B_12_13B_13_9B_13_10B_13_11B_13_12B_13_13-C_3_1-C_9_1-C_3_2-C_9_2-C_3_3-C_9_3-C_3_4-C_9_4-C_8_1-C_10_1-C_8_2-C_10_2-C_8_3-C_10_3-C_8_4-C_10_4-C_1_1-C_11_1-C_1_2-C_11_2-C_1_3-C_11_3-C_1_4-C_11_4-C_2_1-C_12_1-C_2_2-C_12_2-C_2_3-C_12_3-C_2_4-C_12_4-C_13_1-C_13_2-C_13_3-C_13_4+TraceMulA_1_9-A_5_9A_1_10-A_5_10A_1_11-A_5_11A_1_12-A_5_12A_1_13-A_5_13A_2_9-A_6_9A_2_10-A_6_10A_2_11-A_6_11A_2_12-A_6_12A_2_13-A_6_13A_3_9-A_7_9A_3_10-A_7_10A_3_11-A_7_11A_3_12-A_7_12A_3_13-A_7_13A_4_9-A_8_9A_4_10-A_8_10A_4_11-A_8_11A_4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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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