Description of fast matrix multiplication algorithm: ⟨8×9×11:533⟩

Algorithm type

16X4Y6Z6+32X4Y6Z5+24X2Y6Z6+48X2Y6Z5+32X4Y3Z3+19X4Y2Z2+96X2Y3Z3+10X3Y2Z2+72XY3Z3+2X2Y3Z+19X2Y2Z2+2X2YZ3+26X2Y2Z+10X2YZ2+4XY3Z+4XYZ3+50X2YZ+22XY2Z+8XYZ2+37XYZ16X4Y6Z632X4Y6Z524X2Y6Z648X2Y6Z532X4Y3Z319X4Y2Z296X2Y3Z310X3Y2Z272XY3Z32X2Y3Z19X2Y2Z22X2YZ326X2Y2Z10X2YZ24XY3Z4XYZ350X2YZ22XY2Z8XYZ237XYZ16*X^4*Y^6*Z^6+32*X^4*Y^6*Z^5+24*X^2*Y^6*Z^6+48*X^2*Y^6*Z^5+32*X^4*Y^3*Z^3+19*X^4*Y^2*Z^2+96*X^2*Y^3*Z^3+10*X^3*Y^2*Z^2+72*X*Y^3*Z^3+2*X^2*Y^3*Z+19*X^2*Y^2*Z^2+2*X^2*Y*Z^3+26*X^2*Y^2*Z+10*X^2*Y*Z^2+4*X*Y^3*Z+4*X*Y*Z^3+50*X^2*Y*Z+22*X*Y^2*Z+8*X*Y*Z^2+37*X*Y*Z

Algorithm definition

The algorithm ⟨8×9×11:533⟩ could be constructed using the following decomposition:

⟨8×9×11:533⟩ = ⟨3×3×6:40⟩ + ⟨3×3×6:40⟩ + ⟨2×3×5:25⟩ + ⟨2×3×5:25⟩ + ⟨3×3×5:36⟩ + ⟨3×3×5:36⟩ + ⟨3×3×6:40⟩ + ⟨3×3×6:40⟩ + ⟨3×3×6:40⟩ + ⟨3×3×6:40⟩ + ⟨3×3×5:36⟩ + ⟨3×3×6:40⟩ + ⟨2×3×5:25⟩ + ⟨3×3×6:40⟩ + ⟨2×3×6:30⟩.

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_2_1A_2_2A_2_3A_2_4A_2_5A_2_6A_2_7A_2_8A_2_9A_3_1A_3_2A_3_3A_3_4A_3_5A_3_6A_3_7A_3_8A_3_9A_4_1A_4_2A_4_3A_4_4A_4_5A_4_6A_4_7A_4_8A_4_9A_5_1A_5_2A_5_3A_5_4A_5_5A_5_6A_5_7A_5_8A_5_9A_6_1A_6_2A_6_3A_6_4A_6_5A_6_6A_6_7A_6_8A_6_9A_7_1A_7_2A_7_3A_7_4A_7_5A_7_6A_7_7A_7_8A_7_9A_8_1A_8_2A_8_3A_8_4A_8_5A_8_6A_8_7A_8_8A_8_9B_1_1B_1_2B_1_3B_1_4B_1_5B_1_6B_1_7B_1_8B_1_9B_1_10B_1_11B_2_1B_2_2B_2_3B_2_4B_2_5B_2_6B_2_7B_2_8B_2_9B_2_10B_2_11B_3_1B_3_2B_3_3B_3_4B_3_5B_3_6B_3_7B_3_8B_3_9B_3_10B_3_11B_4_1B_4_2B_4_3B_4_4B_4_5B_4_6B_4_7B_4_8B_4_9B_4_10B_4_11B_5_1B_5_2B_5_3B_5_4B_5_5B_5_6B_5_7B_5_8B_5_9B_5_10B_5_11B_6_1B_6_2B_6_3B_6_4B_6_5B_6_6B_6_7B_6_8B_6_9B_6_10B_6_11B_7_1B_7_2B_7_3B_7_4B_7_5B_7_6B_7_7B_7_8B_7_9B_7_10B_7_11B_8_1B_8_2B_8_3B_8_4B_8_5B_8_6B_8_7B_8_8B_8_9B_8_10B_8_11B_9_1B_9_2B_9_3B_9_4B_9_5B_9_6B_9_7B_9_8B_9_9B_9_10B_9_11C_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_8=TraceMulA_8_1+A_8_7+A_3_7A_8_2+A_8_8+A_3_8A_8_3+A_8_9+A_3_9A_1_1+A_1_7+A_4_7A_1_2+A_1_8+A_4_8A_1_3+A_1_9+A_4_9A_2_1+A_2_7+A_5_7A_2_2+A_2_8+A_5_8A_2_3+A_2_9+A_5_9B_7_6B_7_7B_7_8B_7_9B_7_10B_7_11B_8_6B_8_7B_8_8B_8_9B_8_10B_8_11B_9_6B_9_7B_9_8B_9_9B_9_10B_9_11C_6_8C_6_1C_6_2C_1_8+C_7_8C_1_1+C_7_1C_1_2+C_7_2C_2_8+C_8_8C_2_1+C_8_1C_2_2+C_8_2C_3_8+C_9_8C_3_1+C_9_1C_3_2+C_9_2C_4_8+C_10_8C_4_1+C_10_1C_4_2+C_10_2C_5_8+C_11_8C_11_1+C_5_1C_11_2+C_5_2+TraceMulA_8_1+A_6_7A_8_2+A_6_8A_8_3+A_6_9A_1_1+A_7_7A_1_2+A_7_8A_1_3+A_7_9A_2_1A_2_2A_2_3-B_7_6B_1_1-B_7_7B_1_2-B_7_8B_1_3-B_7_9B_1_4-B_7_10B_1_5-B_7_11-B_8_6B_2_1-B_8_7B_2_2-B_8_8B_2_3-B_8_9B_2_4-B_8_10B_2_5-B_8_11-B_9_6B_3_1-B_9_7B_3_2-B_9_8B_3_3-B_9_9B_3_4-B_9_10B_3_5-B_9_11-C_6_6-C_6_70C_1_8-C_7_6C_1_1-C_7_7C_1_2C_2_8-C_8_6C_2_1-C_8_7C_2_2C_3_8-C_9_6C_3_1-C_9_7C_3_2C_4_8-C_10_6C_4_1-C_10_7C_4_2C_5_8-C_11_6C_5_1-C_11_7C_5_2+TraceMulA_3_1-A_6_1-A_6_7A_3_2-A_6_2-A_6_8A_3_3-A_6_3-A_6_9A_4_1-A_7_1-A_7_7A_4_2-A_7_2-A_7_8A_4_3-A_7_3-A_7_9B_1_1B_1_2B_1_3B_1_4B_1_5B_2_1B_2_2B_2_3B_2_4B_2_5B_3_1B_3_2B_3_3B_3_4B_3_5-C_1_6-C_7_6-C_1_7-C_7_7-C_2_6-C_8_6-C_2_7-C_8_7-C_3_6-C_9_6-C_3_7-C_9_7-C_4_6-C_10_6-C_4_7-C_10_7-C_5_6-C_11_6-C_5_7-C_11_7+TraceMulA_6_7A_6_8A_6_9A_7_7A_7_8A_7_9B_1_1-B_7_1B_1_2-B_7_2B_1_3-B_7_3B_1_4-B_7_4B_1_5-B_7_5B_2_1-B_8_1B_2_2-B_8_2B_2_3-B_8_3B_2_4-B_8_4B_2_5-B_8_5B_3_1-B_9_1B_3_2-B_9_2B_3_3-B_9_3B_3_4-B_9_4B_3_5-B_9_5-C_1_8-C_1_6-C_1_1-C_1_7-C_2_8-C_2_6-C_2_1-C_2_7-C_3_8-C_3_6-C_3_1-C_3_7-C_4_8-C_4_6-C_4_1-C_4_7-C_5_8-C_5_6-C_5_1-C_5_7+TraceMulA_8_4+A_8_7-A_6_7A_8_5+A_8_8-A_6_8A_8_6+A_8_9-A_6_9A_1_4+A_1_7-A_7_7A_1_5+A_1_8-A_7_8A_1_6+A_1_9-A_7_9A_2_4+A_2_7A_2_5+A_2_8A_2_6+A_2_9B_7_1-B_7_7B_7_2-B_7_8B_7_3-B_7_9B_7_4-B_7_10B_7_5-B_7_11B_8_1-B_8_7B_8_2-B_8_8B_8_3-B_8_9-B_8_10+B_8_4B_8_5-B_8_11B_9_1-B_9_7B_9_2-B_9_8B_9_3-B_9_9B_9_4-B_9_10-B_9_11+B_9_5C_1_8C_1_1C_1_2C_2_8C_2_1C_2_2C_3_8C_3_1C_3_2C_4_8C_4_1C_4_2C_5_8C_5_1C_5_2+TraceMulA_3_4-A_6_4+A_3_7A_3_5-A_6_5+A_3_8A_3_6-A_6_6+A_3_9A_4_4-A_7_4+A_4_7A_4_5-A_7_5+A_4_8A_4_6-A_7_6+A_4_9A_5_4+A_5_7A_5_5+A_5_8A_5_6+A_5_9B_4_1B_4_2B_4_3B_4_4B_4_5B_5_1B_5_2B_5_3B_5_4B_5_5B_6_1B_6_2B_6_3B_6_4B_6_5C_1_3C_1_4C_1_5C_2_3C_2_4C_2_5C_3_3C_3_4C_3_5C_4_3C_4_4C_4_5C_5_3C_5_4C_5_5+TraceMulA_8_4-A_3_7A_8_5-A_3_8A_8_6-A_3_9A_1_4-A_4_7A_1_5-A_4_8A_1_6-A_4_9A_2_4-A_5_7A_2_5-A_5_8A_2_6-A_5_9B_7_6B_4_1-B_7_1+B_7_7B_4_2-B_7_2+B_7_8B_4_3-B_7_3+B_7_9B_4_4-B_7_4+B_7_10B_4_5-B_7_5+B_7_11B_8_6B_5_1-B_8_1+B_8_7B_5_2-B_8_2+B_8_8B_5_3-B_8_3+B_8_9B_5_4-B_8_4+B_8_10B_5_5-B_8_5+B_8_11B_9_6B_6_1-B_9_1+B_9_7B_6_2-B_9_2+B_9_8B_6_3-B_9_3+B_9_9B_6_4-B_9_4+B_9_10B_6_5-B_9_5+B_9_11-C_6_3+C_6_8C_6_1-C_6_4C_6_2-C_6_5C_1_8+C_7_8-C_7_3C_1_1+C_7_1-C_7_4C_1_2+C_7_2-C_7_5C_2_8+C_8_8-C_8_3C_2_1+C_8_1-C_8_4C_2_2+C_8_2-C_8_5C_3_8+C_9_8-C_9_3C_3_1+C_9_1-C_9_4C_3_2+C_9_2-C_9_5C_4_8+C_10_8-C_10_3C_4_1+C_10_1-C_10_4C_4_2+C_10_2-C_10_5C_5_8+C_11_8-C_11_3C_11_1+C_5_1-C_11_4C_11_2+C_5_2-C_11_5+TraceMulA_3_1+A_6_4A_3_2+A_6_5A_3_3+A_6_6A_4_1+A_7_4A_4_2+A_7_5A_4_3+A_7_6A_5_1A_5_2A_5_3-B_1_6+B_4_6B_1_1-B_1_7+B_4_7B_1_2-B_1_8+B_4_8B_1_3-B_1_9+B_4_9B_1_4-B_1_10+B_4_10B_1_5-B_1_11+B_4_11-B_2_6+B_5_6B_2_1-B_2_7+B_5_7B_2_2-B_2_8+B_5_8B_2_3-B_2_9+B_5_9B_2_4-B_2_10+B_5_10B_2_5-B_2_11+B_5_11-B_3_6+B_6_6B_3_1-B_3_7+B_6_7B_3_2-B_3_8+B_6_8B_3_3-B_3_9+B_6_9B_3_4-B_3_10+B_6_10B_3_5-B_3_11+B_6_11C_6_6C_6_70C_1_3+C_1_6+C_7_6C_1_4+C_1_7+C_7_7C_1_5C_2_3+C_2_6+C_8_6C_2_4+C_2_7+C_8_7C_2_5C_3_3+C_3_6+C_9_6C_3_4+C_3_7+C_9_7C_3_5C_4_3+C_4_6+C_10_6C_4_4+C_4_7+C_10_7C_4_5C_5_3+C_5_6+C_11_6C_5_4+C_5_7+C_11_7C_5_5+TraceMulA_3_1A_3_2A_3_3A_4_1A_4_2A_4_3A_5_1A_5_2A_5_3B_1_6-B_4_6B_1_7-B_4_7B_1_8-B_4_8B_1_9-B_4_9B_1_10-B_4_10B_1_11-B_4_11B_2_6-B_5_6B_2_7-B_5_7B_2_8-B_5_8B_2_9-B_5_9B_2_10-B_5_1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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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