Description of fast matrix multiplication algorithm: ⟨9×11×15:981⟩

Algorithm type

X7Y8Z7+X7Y7Z7+X4Y11Z4+X6Y7Z5+X5Y7Z6+X5Y7Z5+X4Y4Z9+X9Y4Z3+2X5Y6Z5+X4Y8Z4+X3Y7Z6+X4Y4Z7+X3Y10Z2+X4Y7Z3+X3Y4Z7+X2Y3Z9+X2Y6Z5+14X4Y4Z4+3X4Y4Z3+4X4Y3Z4+X3Y6Z2+5X3Y4Z4+X3Y3Z5+2X6Y2Z2+3X4Y3Z3+7X3Y4Z3+4X3Y3Z4+11X2Y6Z2+2X2Y4Z4+4X2Y2Z6+X5Y2Z2+3X4Y3Z2+X3Y3Z3+2X2Y6Z+5X2Y5Z2+2X2Y3Z4+2X2Y2Z5+X2YZ6+XY4Z4+3X2Y5Z+6X2Y4Z2+X2Y3Z3+6X2Y2Z4+2XY5Z2+X3Y2Z2+X2Y4Z+4X2Y3Z2+2X2Y2Z3+2X2YZ4+XY2Z4+322X2Y2Z2+X2YZ3+XY3Z2+5X3YZ+6X2Y2Z+7X2YZ2+29XY3Z+18XY2Z2+4XYZ3+63X2YZ+126XY2Z+93XYZ2+180XYZX7Y8Z7X7Y7Z7X4Y11Z4X6Y7Z5X5Y7Z6X5Y7Z5X4Y4Z9X9Y4Z32X5Y6Z5X4Y8Z4X3Y7Z6X4Y4Z7X3Y10Z2X4Y7Z3X3Y4Z7X2Y3Z9X2Y6Z514X4Y4Z43X4Y4Z34X4Y3Z4X3Y6Z25X3Y4Z4X3Y3Z52X6Y2Z23X4Y3Z37X3Y4Z34X3Y3Z411X2Y6Z22X2Y4Z44X2Y2Z6X5Y2Z23X4Y3Z2X3Y3Z32X2Y6Z5X2Y5Z22X2Y3Z42X2Y2Z5X2YZ6XY4Z43X2Y5Z6X2Y4Z2X2Y3Z36X2Y2Z42XY5Z2X3Y2Z2X2Y4Z4X2Y3Z22X2Y2Z32X2YZ4XY2Z4322X2Y2Z2X2YZ3XY3Z25X3YZ6X2Y2Z7X2YZ229XY3Z18XY2Z24XYZ363X2YZ126XY2Z93XYZ2180XYZX^7*Y^8*Z^7+X^7*Y^7*Z^7+X^4*Y^11*Z^4+X^6*Y^7*Z^5+X^5*Y^7*Z^6+X^5*Y^7*Z^5+X^4*Y^4*Z^9+X^9*Y^4*Z^3+2*X^5*Y^6*Z^5+X^4*Y^8*Z^4+X^3*Y^7*Z^6+X^4*Y^4*Z^7+X^3*Y^10*Z^2+X^4*Y^7*Z^3+X^3*Y^4*Z^7+X^2*Y^3*Z^9+X^2*Y^6*Z^5+14*X^4*Y^4*Z^4+3*X^4*Y^4*Z^3+4*X^4*Y^3*Z^4+X^3*Y^6*Z^2+5*X^3*Y^4*Z^4+X^3*Y^3*Z^5+2*X^6*Y^2*Z^2+3*X^4*Y^3*Z^3+7*X^3*Y^4*Z^3+4*X^3*Y^3*Z^4+11*X^2*Y^6*Z^2+2*X^2*Y^4*Z^4+4*X^2*Y^2*Z^6+X^5*Y^2*Z^2+3*X^4*Y^3*Z^2+X^3*Y^3*Z^3+2*X^2*Y^6*Z+5*X^2*Y^5*Z^2+2*X^2*Y^3*Z^4+2*X^2*Y^2*Z^5+X^2*Y*Z^6+X*Y^4*Z^4+3*X^2*Y^5*Z+6*X^2*Y^4*Z^2+X^2*Y^3*Z^3+6*X^2*Y^2*Z^4+2*X*Y^5*Z^2+X^3*Y^2*Z^2+X^2*Y^4*Z+4*X^2*Y^3*Z^2+2*X^2*Y^2*Z^3+2*X^2*Y*Z^4+X*Y^2*Z^4+322*X^2*Y^2*Z^2+X^2*Y*Z^3+X*Y^3*Z^2+5*X^3*Y*Z+6*X^2*Y^2*Z+7*X^2*Y*Z^2+29*X*Y^3*Z+18*X*Y^2*Z^2+4*X*Y*Z^3+63*X^2*Y*Z+126*X*Y^2*Z+93*X*Y*Z^2+180*X*Y*Z

Algorithm definition

The algorithm ⟨9×11×15:981⟩ could be constructed using the following decomposition:

⟨9×11×15:981⟩ = ⟨5×5×8:144⟩ + ⟨5×5×8:144⟩ + ⟨4×6×7:123⟩ + ⟨5×6×7:150⟩ + ⟨4×6×8:140⟩ + ⟨4×5×7:104⟩ + ⟨5×6×8:176⟩.

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_2_1A_2_2A_2_3A_2_4A_2_5A_2_6A_2_7A_2_8A_2_9A_2_10A_2_11A_3_1A_3_2A_3_3A_3_4A_3_5A_3_6A_3_7A_3_8A_3_9A_3_10A_3_11A_4_1A_4_2A_4_3A_4_4A_4_5A_4_6A_4_7A_4_8A_4_9A_4_10A_4_11A_5_1A_5_2A_5_3A_5_4A_5_5A_5_6A_5_7A_5_8A_5_9A_5_10A_5_11A_6_1A_6_2A_6_3A_6_4A_6_5A_6_6A_6_7A_6_8A_6_9A_6_10A_6_11A_7_1A_7_2A_7_3A_7_4A_7_5A_7_6A_7_7A_7_8A_7_9A_7_10A_7_11A_8_1A_8_2A_8_3A_8_4A_8_5A_8_6A_8_7A_8_8A_8_9A_8_10A_8_11A_9_1A_9_2A_9_3A_9_4A_9_5A_9_6A_9_7A_9_8A_9_9A_9_10A_9_11B_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_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_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_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_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_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_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_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_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_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_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_11_14B_11_15C_1_1C_1_2C_1_3C_1_4C_1_5C_1_6C_1_7C_1_8C_1_9C_2_1C_2_2C_2_3C_2_4C_2_5C_2_6C_2_7C_2_8C_2_9C_3_1C_3_2C_3_3C_3_4C_3_5C_3_6C_3_7C_3_8C_3_9C_4_1C_4_2C_4_3C_4_4C_4_5C_4_6C_4_7C_4_8C_4_9C_5_1C_5_2C_5_3C_5_4C_5_5C_5_6C_5_7C_5_8C_5_9C_6_1C_6_2C_6_3C_6_4C_6_5C_6_6C_6_7C_6_8C_6_9C_7_1C_7_2C_7_3C_7_4C_7_5C_7_6C_7_7C_7_8C_7_9C_8_1C_8_2C_8_3C_8_4C_8_5C_8_6C_8_7C_8_8C_8_9C_9_1C_9_2C_9_3C_9_4C_9_5C_9_6C_9_7C_9_8C_9_9C_10_1C_10_2C_10_3C_10_4C_10_5C_10_6C_10_7C_10_8C_10_9C_11_1C_11_2C_11_3C_11_4C_11_5C_11_6C_11_7C_11_8C_11_9C_12_1C_12_2C_12_3C_12_4C_12_5C_12_6C_12_7C_12_8C_12_9C_13_1C_13_2C_13_3C_13_4C_13_5C_13_6C_13_7C_13_8C_13_9C_14_1C_14_2C_14_3C_14_4C_14_5C_14_6C_14_7C_14_8C_14_9C_15_1C_15_2C_15_3C_15_4C_15_5C_15_6C_15_7C_15_8C_15_9=TraceMulA_5_1-A_5_7A_5_2-A_5_8A_5_3-A_5_9A_5_4-A_5_10A_5_5-A_5_11A_6_1-A_6_7A_6_2-A_6_8A_6_3-A_6_9A_6_4-A_6_10A_6_5-A_6_11A_7_1-A_7_7A_7_2-A_7_8A_7_3-A_7_9A_7_4-A_7_10A_7_5-A_7_11A_8_1-A_8_7A_8_2-A_8_8A_8_3-A_8_9A_8_4-A_8_10A_8_5-A_8_11A_9_1-A_9_7A_9_2-A_9_8A_9_3-A_9_9A_9_4-A_9_10A_9_5-A_9_11B_1_8-B_1_1+B_1_9-B_1_2+B_1_10-B_1_3+B_1_11-B_1_4+B_1_12-B_1_5+B_1_13-B_1_6+B_1_14B_1_15-B_1_7B_2_8-B_2_1+B_2_9-B_2_2+B_2_10-B_2_3+B_2_11-B_2_4+B_2_12-B_2_5+B_2_13-B_2_6+B_2_14-B_2_7+B_2_15B_3_8-B_3_1+B_3_9-B_3_2+B_3_10-B_3_3+B_3_11-B_3_4+B_3_12-B_3_5+B_3_13-B_3_6+B_3_14-B_3_7+B_3_15B_4_8-B_4_1+B_4_9-B_4_2+B_4_10-B_4_3+B_4_11-B_4_4+B_4_12-B_4_5+B_4_13-B_4_6+B_4_14-B_4_7+B_4_15B_5_8-B_5_1+B_5_9-B_5_2+B_5_10-B_5_3+B_5_11-B_5_4+B_5_12-B_5_5+B_5_13-B_5_6+B_5_14-B_5_7+B_5_15C_8_5-C_8_1+C_8_6-C_8_2+C_8_7-C_8_3+C_8_8-C_8_4+C_8_9C_9_5-C_9_1+C_9_6-C_9_2+C_9_7-C_9_3+C_9_8-C_9_4+C_9_9C_10_5-C_10_1+C_10_6-C_10_2+C_10_7-C_10_3+C_10_8-C_10_4+C_10_9C_11_5-C_11_1+C_11_6-C_11_2+C_11_7-C_11_3+C_11_8-C_11_4+C_11_9C_12_5-C_12_1+C_12_6-C_12_2+C_12_7-C_12_3+C_12_8-C_12_4+C_12_9C_13_5-C_13_1+C_13_6-C_13_2+C_13_7-C_13_3+C_13_8-C_13_4+C_13_9C_14_5-C_14_1+C_14_6-C_14_2+C_14_7-C_14_3+C_14_8-C_14_4+C_14_9C_15_5-C_15_1+C_15_6-C_15_2+C_15_7-C_15_3+C_15_8-C_15_4+C_15_9+TraceMulA_5_1A_5_2A_5_3A_5_4A_5_5A_1_1+A_6_1A_1_2+A_6_2A_1_3+A_6_3A_1_4+A_6_4A_1_5+A_6_5A_2_1+A_7_1A_2_2+A_7_2A_2_3+A_7_3A_2_4+A_7_4A_2_5+A_7_5A_3_1+A_8_1A_3_2+A_8_2A_3_3+A_8_3A_3_4+A_8_4A_3_5+A_8_5A_4_1+A_9_1A_4_2+A_9_2A_4_3+A_9_3A_4_4+A_9_4A_4_5+A_9_5B_1_8+B_7_8B_1_9+B_7_9B_1_10+B_7_10B_1_11+B_7_11B_1_12+B_7_12B_1_13+B_7_13B_1_14+B_7_14B_1_15+B_7_15B_2_8+B_8_8B_2_9+B_8_9B_2_10+B_8_10B_2_11+B_8_11B_2_12+B_8_12B_2_13+B_8_13B_2_14+B_8_14B_2_15+B_8_15B_3_8+B_9_8B_3_9+B_9_9B_3_10+B_9_10B_3_11+B_9_11B_3_12+B_9_12B_3_13+B_9_13B_3_14+B_9_14B_3_15+B_9_15B_4_8+B_10_8B_4_9+B_10_9B_4_10+B_10_10B_4_11+B_10_11B_4_12+B_10_12B_4_13+B_10_13B_4_14+B_10_14B_4_15+B_10_15B_5_8+B_11_8B_5_9+B_11_9B_5_10+B_11_10B_5_11+B_11_11B_5_12+B_11_12B_5_13+B_11_13B_5_14+B_11_14B_5_15+B_11_15C_8_5C_8_6C_8_7C_8_8C_8_9C_1_5+C_9_5C_1_6+C_9_6C_1_7+C_9_7C_1_8+C_9_8C_1_9+C_9_9C_2_5+C_10_5C_2_6+C_10_6C_2_7+C_10_7C_2_8+C_10_8C_2_9+C_10_9C_3_5+C_11_5C_3_6+C_11_6C_3_7+C_11_7C_3_8+C_11_8C_3_9+C_11_9C_4_5+C_12_5C_4_6+C_12_6C_4_7+C_12_7C_4_8+C_12_8C_4_9+C_12_9C_5_5+C_13_5C_5_6+C_13_6C_5_7+C_13_7C_5_8+C_13_8C_5_9+C_13_9C_6_5+C_14_5C_6_6+C_14_6C_6_7+C_14_7C_6_8+C_14_8C_6_9+C_14_9C_7_5+C_15_5C_7_6+C_15_6C_7_7+C_15_7C_7_8+C_15_8C_7_9+C_15_9+TraceMulA_1_6A_1_7A_1_8A_1_9A_1_10A_1_11A_2_6A_2_7A_2_8A_2_9A_2_10A_2_11A_3_6A_3_7A_3_8A_3_9A_3_10A_3_11A_4_6A_4_7A_4_8A_4_9A_4_10A_4_11B_6_1B_6_2B_6_3B_6_4B_6_5B_6_6B_6_7B_7_1B_7_2B_7_3B_7_4B_7_5B_7_6B_7_7B_8_1B_8_2B_8_3B_8_4B_8_5B_8_6B_8_7B_9_1B_9_2B_9_3B_9_4B_9_5B_9_6B_9_7B_10_1B_10_2B_10_3B_10_4B_10_5B_10_6B_10_7B_11_1B_11_2B_11_3B_11_4B_11_5B_11_6B_11_7C_1_1C_1_2C_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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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