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eja: add a test for the inverse via charpoly.
[sage.d.git] / mjo / eja / eja_element.py
index 85d45715dae0d787e622293e4f4320d755536911..e7dff7529026cf007056a5ecd66a8f9fba98562a 100644 (file)
@@ -1,3 +1,7 @@
+# -*- coding: utf-8 -*-
+
+from itertools import izip
+
 from sage.matrix.constructor import matrix
 from sage.modules.free_module import VectorSpace
 from sage.modules.with_basis.indexed_element import IndexedFreeModuleElement
 from sage.matrix.constructor import matrix
 from sage.modules.free_module import VectorSpace
 from sage.modules.with_basis.indexed_element import IndexedFreeModuleElement
@@ -32,7 +36,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
         Return ``self`` raised to the power ``n``.
 
         Jordan algebras are always power-associative; see for
         Return ``self`` raised to the power ``n``.
 
         Jordan algebras are always power-associative; see for
-        example Faraut and Koranyi, Proposition II.1.2 (ii).
+        example Faraut and Korányi, Proposition II.1.2 (ii).
 
         We have to override this because our superclass uses row
         vectors instead of column vectors! We, on the other hand,
 
         We have to override this because our superclass uses row
         vectors instead of column vectors! We, on the other hand,
@@ -78,7 +82,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
         elif n == 1:
             return self
         else:
         elif n == 1:
             return self
         else:
-            return (self.operator()**(n-1))(self)
+            return (self**(n-1))*self
 
 
     def apply_univariate_polynomial(self, p):
 
 
     def apply_univariate_polynomial(self, p):
@@ -373,7 +377,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
             True
 
         Ensure that the determinant is multiplicative on an associative
             True
 
         Ensure that the determinant is multiplicative on an associative
-        subalgebra as in Faraut and Koranyi's Proposition II.2.2::
+        subalgebra as in Faraut and Korányi's Proposition II.2.2::
 
             sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja().random_element().subalgebra_generated_by()
 
             sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja().random_element().subalgebra_generated_by()
@@ -403,7 +407,8 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         SETUP::
 
 
         SETUP::
 
-            sage: from mjo.eja.eja_algebra import (JordanSpinEJA,
+            sage: from mjo.eja.eja_algebra import (ComplexHermitianEJA,
+            ....:                                  JordanSpinEJA,
             ....:                                  random_eja)
 
         EXAMPLES:
             ....:                                  random_eja)
 
         EXAMPLES:
@@ -458,6 +463,33 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
             ...
             ValueError: element is not invertible
 
             ...
             ValueError: element is not invertible
 
+        Proposition II.2.3 in Faraut and Korányi says that the inverse
+        of an element is the inverse of its left-multiplication operator
+        applied to the algebra's identity, when that inverse exists::
+
+            sage: set_random_seed()
+            sage: J = random_eja()
+            sage: x = J.random_element()
+            sage: (not x.operator().is_invertible()) or (
+            ....:    x.operator().inverse()(J.one()) == x.inverse() )
+            True
+
+        Proposition II.2.4 in Faraut and Korányi gives a formula for
+        the inverse based on the characteristic polynomial and the
+        Cayley-Hamilton theorem for Euclidean Jordan algebras::
+
+            sage: set_random_seed()
+            sage: J = ComplexHermitianEJA(3)
+            sage: x = J.random_element()
+            sage: while not x.is_invertible():
+            ....:     x = J.random_element()
+            sage: r = J.rank()
+            sage: a = x.characteristic_polynomial().coefficients(sparse=False)
+            sage: expected  = (-1)^(r+1)/x.det()
+            sage: expected *= sum( a[i+1]*x^i for i in range(r) )
+            sage: x.inverse() == expected
+            True
+
         """
         if not self.is_invertible():
             raise ValueError("element is not invertible")
         """
         if not self.is_invertible():
             raise ValueError("element is not invertible")
@@ -754,7 +786,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
             sage: n_max = RealSymmetricEJA._max_test_case_size()
             sage: n = ZZ.random_element(1, n_max)
             sage: J1 = RealSymmetricEJA(n,QQ)
             sage: n_max = RealSymmetricEJA._max_test_case_size()
             sage: n = ZZ.random_element(1, n_max)
             sage: J1 = RealSymmetricEJA(n,QQ)
-            sage: J2 = RealSymmetricEJA(n,QQ,False)
+            sage: J2 = RealSymmetricEJA(n,QQ,normalize_basis=False)
             sage: X = random_matrix(QQ,n)
             sage: X = X*X.transpose()
             sage: x1 = J1(X)
             sage: X = random_matrix(QQ,n)
             sage: X = X*X.transpose()
             sage: x1 = J1(X)
@@ -830,7 +862,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
         """
         B = self.parent().natural_basis()
         W = self.parent().natural_basis_space()
         """
         B = self.parent().natural_basis()
         W = self.parent().natural_basis_space()
-        return W.linear_combination(zip(B,self.to_vector()))
+        return W.linear_combination(izip(B,self.to_vector()))
 
 
     def norm(self):
 
 
     def norm(self):
@@ -968,10 +1000,10 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
             sage: not x.is_invertible() or (
             ....:   x.quadratic_representation(x.inverse())*Qx
             ....:   ==
             sage: not x.is_invertible() or (
             ....:   x.quadratic_representation(x.inverse())*Qx
             ....:   ==
-            ....:   2*x.operator()*Qex - Qx )
+            ....:   2*Lx*Qex - Qx )
             True
 
             True
 
-            sage: 2*x.operator()*Qex - Qx == Lxx
+            sage: 2*Lx*Qex - Qx == Lxx
             True
 
         Property 5:
             True
 
         Property 5:
@@ -1009,7 +1041,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
 
 
 
 
 
 
-    def subalgebra_generated_by(self):
+    def subalgebra_generated_by(self, orthonormalize_basis=False):
         """
         Return the associative subalgebra of the parent EJA generated
         by this element.
         """
         Return the associative subalgebra of the parent EJA generated
         by this element.
@@ -1048,7 +1080,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
             0
 
         """
             0
 
         """
-        return FiniteDimensionalEuclideanJordanElementSubalgebra(self)
+        return FiniteDimensionalEuclideanJordanElementSubalgebra(self, orthonormalize_basis)
 
 
     def subalgebra_idempotent(self):
 
 
     def subalgebra_idempotent(self):
@@ -1160,8 +1192,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         TESTS:
 
 
         TESTS:
 
-        The trace inner product is commutative, bilinear, and satisfies
-        the Jordan axiom:
+        The trace inner product is commutative, bilinear, and associative::
 
             sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
 
             sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
@@ -1181,7 +1212,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebraElement(IndexedFreeModuleElement):
             ....:              a*x.trace_inner_product(z) )
             sage: actual == expected
             True
             ....:              a*x.trace_inner_product(z) )
             sage: actual == expected
             True
-            sage: # jordan axiom
+            sage: # associative
             sage: (x*y).trace_inner_product(z) == y.trace_inner_product(x*z)
             True
 
             sage: (x*y).trace_inner_product(z) == y.trace_inner_product(x*z)
             True