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@@ -8,267 +8,143 @@ addsitedir(abspath('../../'))
 from sage.all import *
 
 
-def project_span(K, K2 = None):
+def _restrict_to_space(K, W):
     r"""
-    Return a "copy" of ``K`` embeded in a lower-dimensional space.
+    Restrict this cone a subspace of its ambient space.
 
-    By default, we will project ``K`` into the subspace spanned by its
-    rays. However, if ``K2`` is not ``None``, we will project into the
-    space spanned by the rays of ``K2`` instead.
-
-    EXAMPLES::
-
-        sage: K = Cone([(1,0,0), (0,1,0)])
-        sage: project_span(K)
-        2-d cone in 2-d lattice N
-        sage: project_span(K).rays()
-        N(1, 0),
-        N(0, 1)
-        in 2-d lattice N
-
-        sage: K = Cone([(1,0,0), (0,1,0)])
-        sage: K2 = Cone([(0,1)])
-        sage: project_span(K, K2).rays()
-        N(1)
-        in 1-d lattice N
-
-    """
-    # Allow us to use a second cone to generate the subspace into
-    # which we're "projecting."
-    if K2 is None:
-        K2 = K
-
-    # Use these to generate the new cone.
-    cs1 = K.rays().matrix().columns()
-
-    # And use these to figure out which indices to drop.
-    cs2 = K2.rays().matrix().columns()
-
-    perp_idxs = []
-
-    for idx in range(0, len(cs2)):
-        if cs2[idx].is_zero():
-            perp_idxs.append(idx)
-
-    solid_cols = [ cs1[idx] for idx in range(0,len(cs1))
-                            if not idx in perp_idxs
-                            and not idx >= len(cs2) ]
-
-    m = matrix(solid_cols)
-    L = ToricLattice(len(m.rows()))
-    J = Cone(m.transpose(), lattice=L)
-    return J
-
-
-def discrete_complementarity_set(K):
-    r"""
-    Compute the discrete complementarity set of this cone.
+    INPUT:
 
-    The complementarity set of this cone is the set of all orthogonal
-    pairs `(x,s)` such that `x` is in this cone, and `s` is in its
-    dual. The discrete complementarity set restricts `x` and `s` to be
-    generators of their respective cones.
+    - ``W`` -- The subspace into which this cone will be restricted.
 
     OUTPUT:
 
-    A list of pairs `(x,s)` such that,
-
-      * `x` is in this cone.
-      * `x` is a generator of this cone.
-      * `s` is in this cone's dual.
-      * `s` is a generator of this cone's dual.
-      * `x` and `s` are orthogonal.
+    A new cone in a sublattice corresponding to ``W``.
 
     EXAMPLES:
 
-    The discrete complementarity set of the nonnegative orthant consists
-    of pairs of standard basis vectors::
-
-        sage: K = Cone([(1,0),(0,1)])
-        sage: discrete_complementarity_set(K)
-        [((1, 0), (0, 1)), ((0, 1), (1, 0))]
-
-    If the cone consists of a single ray, the second components of the
-    discrete complementarity set should generate the orthogonal
-    complement of that ray::
-
-        sage: K = Cone([(1,0)])
-        sage: discrete_complementarity_set(K)
-        [((1, 0), (0, 1)), ((1, 0), (0, -1))]
-        sage: K = Cone([(1,0,0)])
-        sage: discrete_complementarity_set(K)
-        [((1, 0, 0), (0, 1, 0)),
-          ((1, 0, 0), (0, -1, 0)),
-          ((1, 0, 0), (0, 0, 1)),
-          ((1, 0, 0), (0, 0, -1))]
-
-    When the cone is the entire space, its dual is the trivial cone, so
-    the discrete complementarity set is empty::
-
-        sage: K = Cone([(1,0),(-1,0),(0,1),(0,-1)])
-        sage: discrete_complementarity_set(K)
-        []
-
-    TESTS:
-
-    The complementarity set of the dual can be obtained by switching the
-    components of the complementarity set of the original cone::
+    When this cone is solid, restricting it into its own span should do
+    nothing::
 
-        sage: K1 = random_cone(max_dim=10, max_rays=10)
-        sage: K2 = K1.dual()
-        sage: expected = [(x,s) for (s,x) in discrete_complementarity_set(K2)]
-        sage: actual = discrete_complementarity_set(K1)
-        sage: actual == expected
+        sage: K = Cone([(1,)])
+        sage: _restrict_to_space(K, K.span()) == K
         True
 
-    """
-    V = K.lattice().vector_space()
-
-    # Convert the rays to vectors so that we can compute inner
-    # products.
-    xs = [V(x) for x in K.rays()]
-    ss = [V(s) for s in K.dual().rays()]
-
-    return [(x,s) for x in xs for s in ss if x.inner_product(s) == 0]
-
-
-def LL(K):
-    r"""
-    Compute the space `\mathbf{LL}` of all Lyapunov-like transformations
-    on this cone.
+    A single ray restricted into its own span gives the same output
+    regardless of the ambient space::
 
-    OUTPUT:
+        sage: K2 = Cone([(1,0)])
+        sage: K2_S = _restrict_to_space(K2, K2.span()).rays()
+        sage: K2_S
+        N(1)
+        in 1-d lattice N
+        sage: K3 = Cone([(1,0,0)])
+        sage: K3_S = _restrict_to_space(K3, K3.span()).rays()
+        sage: K3_S
+        N(1)
+        in 1-d lattice N
+        sage: K2_S == K3_S
+        True
 
-    A list of matrices forming a basis for the space of all
-    Lyapunov-like transformations on the given cone.
+    TESTS:
 
-    EXAMPLES:
+    The projected cone should always be solid::
 
-    The trivial cone has no Lyapunov-like transformations::
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim = 8)
+        sage: _restrict_to_space(K, K.span()).is_solid()
+        True
 
-        sage: L = ToricLattice(0)
-        sage: K = Cone([], lattice=L)
-        sage: LL(K)
-        []
+    And the resulting cone should live in a space having the same
+    dimension as the space we restricted it to::
 
-    The Lyapunov-like transformations on the nonnegative orthant are
-    simply diagonal matrices::
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim = 8)
+        sage: K_P = _restrict_to_space(K, K.dual().span())
+        sage: K_P.lattice_dim() == K.dual().dim()
+        True
 
-        sage: K = Cone([(1,)])
-        sage: LL(K)
-        [[1]]
+    This function should not affect the dimension of a cone::
 
-        sage: K = Cone([(1,0),(0,1)])
-        sage: LL(K)
-        [
-        [1 0]  [0 0]
-        [0 0], [0 1]
-        ]
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim = 8)
+        sage: K.dim() == _restrict_to_space(K,K.span()).dim()
+        True
 
-        sage: K = Cone([(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)])
-        sage: LL(K)
-        [
-        [1 0 0]  [0 0 0]  [0 0 0]
-        [0 0 0]  [0 1 0]  [0 0 0]
-        [0 0 0], [0 0 0], [0 0 1]
-        ]
+    Nor should it affect the lineality of a cone::
 
-    Only the identity matrix is Lyapunov-like on the `L^{3}_{1}` and
-    `L^{3}_{\infty}` cones [Rudolf et al.]_::
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim = 8)
+        sage: K.lineality() == _restrict_to_space(K, K.span()).lineality()
+        True
 
-        sage: L31 = Cone([(1,0,1), (0,-1,1), (-1,0,1), (0,1,1)])
-        sage: LL(L31)
-        [
-        [1 0 0]
-        [0 1 0]
-        [0 0 1]
-        ]
+    No matter which space we restrict to, the lineality should not
+    increase::
 
-        sage: L3infty = Cone([(0,1,1), (1,0,1), (0,-1,1), (-1,0,1)])
-        sage: LL(L3infty)
-        [
-        [1 0 0]
-        [0 1 0]
-        [0 0 1]
-        ]
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim = 8)
+        sage: S = K.span(); P = K.dual().span()
+        sage: K.lineality() >= _restrict_to_space(K,S).lineality()
+        True
+        sage: K.lineality() >= _restrict_to_space(K,P).lineality()
+        True
 
-    TESTS:
+    If we do this according to our paper, then the result is proper::
 
-    The inner product `\left< L\left(x\right), s \right>` is zero for
-    every pair `\left( x,s \right)` in the discrete complementarity set
-    of the cone::
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim = 8)
+        sage: K_S = _restrict_to_space(K, K.span())
+        sage: K_SP = _restrict_to_space(K_S.dual(), K_S.dual().span()).dual()
+        sage: K_SP.is_proper()
+        True
+        sage: K_SP = _restrict_to_space(K_S, K_S.dual().span())
+        sage: K_SP.is_proper()
+        True
 
-        sage: K = random_cone(max_dim=8, max_rays=10)
-        sage: C_of_K = discrete_complementarity_set(K)
-        sage: l = [ (L*x).inner_product(s) for (x,s) in C_of_K for L in LL(K) ]
-        sage: sum(map(abs, l))
-        0
+    Test the proposition in our paper concerning the duals and
+    restrictions. Generate a random cone, then create a subcone of
+    it. The operation of dual-taking should then commute with
+    _restrict_to_space::
+
+        sage: set_random_seed()
+        sage: J = random_cone(max_ambient_dim = 8)
+        sage: K = Cone(random_sublist(J.rays(), 0.5), lattice=J.lattice())
+        sage: K_W_star = _restrict_to_space(K, J.span()).dual()
+        sage: K_star_W = _restrict_to_space(K.dual(), J.span())
+        sage: _basically_the_same(K_W_star, K_star_W)
+        True
 
     """
-    V = K.lattice().vector_space()
+    # First we want to intersect ``K`` with ``W``. The easiest way to
+    # do this is via cone intersection, so we turn the subspace ``W``
+    # into a cone.
+    W_cone = Cone(W.basis() + [-b for b in W.basis()], lattice=K.lattice())
+    K = K.intersection(W_cone)
 
-    C_of_K = discrete_complementarity_set(K)
-
-    tensor_products = [s.tensor_product(x) for (x,s) in C_of_K]
-
-    # Sage doesn't think matrices are vectors, so we have to convert
-    # our matrices to vectors explicitly before we can figure out how
-    # many are linearly-indepenedent.
-    #
-    # The space W has the same base ring as V, but dimension
-    # dim(V)^2. So it has the same dimension as the space of linear
-    # transformations on V. In other words, it's just the right size
-    # to create an isomorphism between it and our matrices.
-    W = VectorSpace(V.base_ring(), V.dimension()**2)
-
-    # Turn our matrices into long vectors...
-    vectors = [ W(m.list()) for m in tensor_products ]
-
-    # Vector space representation of Lyapunov-like matrices
-    # (i.e. vec(L) where L is Luapunov-like).
-    LL_vector = W.span(vectors).complement()
-
-    # Now construct an ambient MatrixSpace in which to stick our
-    # transformations.
-    M = MatrixSpace(V.base_ring(), V.dimension())
-
-    matrix_basis = [ M(v.list()) for v in LL_vector.basis() ]
-
-    return matrix_basis
+    # We've already intersected K with the span of K2, so every
+    # generator of K should belong to W now.
+    K_W_rays = [ W.coordinate_vector(r) for r in K.rays() ]
 
+    L = ToricLattice(W.dimension())
+    return Cone(K_W_rays, lattice=L)
 
 
 def lyapunov_rank(K):
     r"""
-    Compute the Lyapunov (or bilinearity) rank of this cone.
-
-    The Lyapunov rank of a cone can be thought of in (mainly) two ways:
+    Compute the Lyapunov rank of this cone.
 
-    1. The dimension of the Lie algebra of the automorphism group of the
-       cone.
-
-    2. The dimension of the linear space of all Lyapunov-like
-       transformations on the cone.
-
-    INPUT:
-
-    A closed, convex polyhedral cone.
+    The Lyapunov rank of a cone is the dimension of the space of its
+    Lyapunov-like transformations -- that is, the length of a
+    :meth:`lyapunov_like_basis`. Equivalently, the Lyapunov rank is the
+    dimension of the Lie algebra of the automorphism group of the cone.
 
     OUTPUT:
 
-    An integer representing the Lyapunov rank of the cone. If the
-    dimension of the ambient vector space is `n`, then the Lyapunov rank
-    will be between `1` and `n` inclusive; however a rank of `n-1` is
-    not possible for any cone.
-
-    .. note::
-
-        In the references, the cones are always assumed to be proper. We
-        do not impose this restriction.
+    A nonnegative integer representing the Lyapunov rank of this cone.
 
-    .. seealso::
-
-        :meth:`is_proper`
+    If the ambient space is trivial, the Lyapunov rank will be zero.
+    Otherwise, if the dimension of the ambient vector space is `n`, then
+    the resulting Lyapunov rank will be between `1` and `n` inclusive. A
+    Lyapunov rank of `n-1` is not possible [Orlitzky]_.
 
     ALGORITHM:
 
@@ -281,21 +157,21 @@ def lyapunov_rank(K):
 
     REFERENCES:
 
-    .. [Gowda/Tao] M.S. Gowda and J. Tao. On the bilinearity rank of a proper
-       cone and Lyapunov-like transformations, Mathematical Programming, 147
-       (2014) 155-170.
+    .. [Gowda/Tao] M.S. Gowda and J. Tao. On the bilinearity rank of
+       a proper cone and Lyapunov-like transformations. Mathematical
+       Programming, 147 (2014) 155-170.
 
-    .. [Orlitzky/Gowda] M. Orlitzky and M. S. Gowda. The Lyapunov Rank of an
-       Improper Cone. Work in-progress.
+    M. Orlitzky. The Lyapunov rank of an improper cone.
+    http://www.optimization-online.org/DB_HTML/2015/10/5135.html
 
-    .. [Rudolf et al.] G. Rudolf, N. Noyan, D. Papp, and F. Alizadeh, Bilinear
-       optimality constraints for the cone of positive polynomials,
-       Mathematical Programming, Series B, 129 (2011) 5-31.
+    G. Rudolf, N. Noyan, D. Papp, and F. Alizadeh, Bilinear
+    optimality constraints for the cone of positive polynomials,
+    Mathematical Programming, Series B, 129 (2011) 5-31.
 
     EXAMPLES:
 
     The nonnegative orthant in `\mathbb{R}^{n}` always has rank `n`
-    [Rudolf et al.]_::
+    [Rudolf]_::
 
         sage: positives = Cone([(1,)])
         sage: lyapunov_rank(positives)
@@ -307,21 +183,53 @@ def lyapunov_rank(K):
         sage: lyapunov_rank(octant)
         3
 
+    The full space `\mathbb{R}^{n}` has Lyapunov rank `n^{2}`
+    [Orlitzky]_::
+
+        sage: R5 = VectorSpace(QQ, 5)
+        sage: gs = R5.basis() + [ -r for r in R5.basis() ]
+        sage: K = Cone(gs)
+        sage: lyapunov_rank(K)
+        25
+
     The `L^{3}_{1}` cone is known to have a Lyapunov rank of one
-    [Rudolf et al.]_::
+    [Rudolf]_::
 
         sage: L31 = Cone([(1,0,1), (0,-1,1), (-1,0,1), (0,1,1)])
         sage: lyapunov_rank(L31)
         1
 
-    Likewise for the `L^{3}_{\infty}` cone [Rudolf et al.]_::
+    Likewise for the `L^{3}_{\infty}` cone [Rudolf]_::
 
         sage: L3infty = Cone([(0,1,1), (1,0,1), (0,-1,1), (-1,0,1)])
         sage: lyapunov_rank(L3infty)
         1
 
-    The Lyapunov rank should be additive on a product of cones
-    [Rudolf et al.]_::
+    A single ray in `n` dimensions should have Lyapunov rank `n^{2} - n
+    + 1` [Orlitzky]_::
+
+        sage: K = Cone([(1,0,0,0,0)])
+        sage: lyapunov_rank(K)
+        21
+        sage: K.lattice_dim()**2 - K.lattice_dim() + 1
+        21
+
+    A subspace (of dimension `m`) in `n` dimensions should have a
+    Lyapunov rank of `n^{2} - m\left(n - m)` [Orlitzky]_::
+
+        sage: e1 = (1,0,0,0,0)
+        sage: neg_e1 = (-1,0,0,0,0)
+        sage: e2 = (0,1,0,0,0)
+        sage: neg_e2 = (0,-1,0,0,0)
+        sage: z = (0,0,0,0,0)
+        sage: K = Cone([e1, neg_e1, e2, neg_e2, z, z, z])
+        sage: lyapunov_rank(K)
+        19
+        sage: K.lattice_dim()**2 - K.dim()*K.codim()
+        19
+
+    The Lyapunov rank should be additive on a product of proper cones
+    [Rudolf]_::
 
         sage: L31 = Cone([(1,0,1), (0,-1,1), (-1,0,1), (0,1,1)])
         sage: octant = Cone([(1,0,0), (0,1,0), (0,0,1)])
@@ -329,7 +237,7 @@ def lyapunov_rank(K):
         sage: lyapunov_rank(K) == lyapunov_rank(L31) + lyapunov_rank(octant)
         True
 
-    Two isomorphic cones should have the same Lyapunov rank [Rudolf et al.]_.
+    Two isomorphic cones should have the same Lyapunov rank [Rudolf]_.
     The cone ``K`` in the following example is isomorphic to the nonnegative
     octant in `\mathbb{R}^{3}`::
 
@@ -338,7 +246,7 @@ def lyapunov_rank(K):
         3
 
     The dual cone `K^{*}` of ``K`` should have the same Lyapunov rank as ``K``
-    itself [Rudolf et al.]_::
+    itself [Rudolf]_::
 
         sage: K = Cone([(2,2,4), (-1,9,0), (2,0,6)])
         sage: lyapunov_rank(K) == lyapunov_rank(K.dual())
@@ -346,19 +254,34 @@ def lyapunov_rank(K):
 
     TESTS:
 
-    The Lyapunov rank should be additive on a product of cones
-    [Rudolf et al.]_::
+    The Lyapunov rank should be additive on a product of proper cones
+    [Rudolf]_::
 
-        sage: K1 = random_cone(max_dim=10, max_rays=10)
-        sage: K2 = random_cone(max_dim=10, max_rays=10)
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K1 = random_cone(max_ambient_dim=8,
+        ....:                  strictly_convex=True,
+        ....:                  solid=True)
+        sage: K2 = random_cone(max_ambient_dim=8,
+        ....:                  strictly_convex=True,
+        ....:                  solid=True)
         sage: K = K1.cartesian_product(K2)
         sage: lyapunov_rank(K) == lyapunov_rank(K1) + lyapunov_rank(K2)
         True
 
+    The Lyapunov rank is invariant under a linear isomorphism
+    [Orlitzky]_::
+
+        sage: K1 = random_cone(max_ambient_dim = 8)
+        sage: A = random_matrix(QQ, K1.lattice_dim(), algorithm='unimodular')
+        sage: K2 = Cone( [ A*r for r in K1.rays() ], lattice=K1.lattice())
+        sage: lyapunov_rank(K1) == lyapunov_rank(K2)
+        True
+
     The dual cone `K^{*}` of ``K`` should have the same Lyapunov rank as ``K``
-    itself [Rudolf et al.]_::
+    itself [Rudolf]_::
 
-        sage: K = random_cone(max_dim=10, max_rays=10)
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim=8)
         sage: lyapunov_rank(K) == lyapunov_rank(K.dual())
         True
 
@@ -368,7 +291,10 @@ def lyapunov_rank(K):
     trivial cone in a trivial space as well. However, in zero dimensions,
     the Lyapunov rank of the trivial cone will be zero::
 
-        sage: K = random_cone(max_dim=10, strictly_convex=True, solid=True)
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim=8,
+        ....:                 strictly_convex=True,
+        ....:                 solid=True)
         sage: b = lyapunov_rank(K)
         sage: n = K.lattice_dim()
         sage: (n == 0 or 1 <= b) and b <= n
@@ -376,32 +302,385 @@ def lyapunov_rank(K):
         sage: b == n-1
         False
 
-    In fact [Orlitzky/Gowda]_, no closed convex polyhedral cone can have
+    In fact [Orlitzky]_, no closed convex polyhedral cone can have
     Lyapunov rank `n-1` in `n` dimensions::
 
-        sage: K = random_cone(max_dim=10, max_rays=16)
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim=8)
         sage: b = lyapunov_rank(K)
         sage: n = K.lattice_dim()
         sage: b == n-1
         False
 
     The calculation of the Lyapunov rank of an improper cone can be
-    reduced to that of a proper cone [Orlitzky/Gowda]_::
+    reduced to that of a proper cone [Orlitzky]_::
 
-        sage: K = random_cone(max_dim=15, max_rays=25)
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim=8)
         sage: actual = lyapunov_rank(K)
-        sage: K_S = project_span(K)
-        sage: J_T1 = project_span(K_S.dual()).dual()
-        sage: J_T2 = project_span(K, K_S.dual())
-        sage: J_T2 = Cone(J_T2.rays(), lattice=J_T1.lattice())
-        sage: J_T1 == J_T2
-        True
-        sage: J_T = J_T1
-        sage: l = K.linear_subspace().dimension()
-        sage: codim = K.lattice_dim() - K.dim()
-        sage: expected = lyapunov_rank(J_T) + K.dim()*(l + codim) + codim**2
+        sage: K_S = _restrict_to_space(K, K.span())
+        sage: K_SP = _restrict_to_space(K_S.dual(), K_S.dual().span()).dual()
+        sage: l = K.lineality()
+        sage: c = K.codim()
+        sage: expected = lyapunov_rank(K_SP) + K.dim()*(l + c) + c**2
         sage: actual == expected
         True
 
+    The Lyapunov rank of a cone is the size of a :meth:`lyapunov_like_basis`::
+
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim=8)
+        sage: lyapunov_rank(K) == len(K.lyapunov_like_basis())
+        True
+
+    We can make an imperfect cone perfect by adding a slack variable
+    (a Theorem in [Orlitzky]_)::
+
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim=8,
+        ....:                 strictly_convex=True,
+        ....:                 solid=True)
+        sage: L = ToricLattice(K.lattice_dim() + 1)
+        sage: K = Cone([ r.list() + [0] for r in K.rays() ], lattice=L)
+        sage: lyapunov_rank(K) >= K.lattice_dim()
+        True
+
+    """
+    beta = 0 # running tally of the Lyapunov rank
+
+    m = K.dim()
+    n = K.lattice_dim()
+    l = K.lineality()
+
+    if m < n:
+        # K is not solid, restrict to its span.
+        K = _restrict_to_space(K, K.span())
+
+        # Non-solid reduction lemma.
+        beta += (n - m)*n
+
+    if l > 0:
+        # K is not pointed, restrict to the span of its dual. Uses a
+        # proposition from our paper, i.e. this is equivalent to K =
+        # _rho(K.dual()).dual().
+        K = _restrict_to_space(K, K.dual().span())
+
+        # Non-pointed reduction lemma.
+        beta += l * m
+
+    beta += len(K.lyapunov_like_basis())
+    return beta
+
+
+
+def is_lyapunov_like(L,K):
+    r"""
+    Determine whether or not ``L`` is Lyapunov-like on ``K``.
+
+    We say that ``L`` is Lyapunov-like on ``K`` if `\left\langle
+    L\left\lparenx\right\rparen,s\right\rangle = 0` for all pairs
+    `\left\langle x,s \right\rangle` in the complementarity set of
+    ``K``. It is known [Orlitzky]_ that this property need only be
+    checked for generators of ``K`` and its dual.
+
+    INPUT:
+
+    - ``L`` -- A linear transformation or matrix.
+
+    - ``K`` -- A polyhedral closed convex cone.
+
+    OUTPUT:
+
+    ``True`` if it can be proven that ``L`` is Lyapunov-like on ``K``,
+    and ``False`` otherwise.
+
+    .. WARNING::
+
+        If this function returns ``True``, then ``L`` is Lyapunov-like
+        on ``K``. However, if ``False`` is returned, that could mean one
+        of two things. The first is that ``L`` is definitely not
+        Lyapunov-like on ``K``. The second is more of an "I don't know"
+        answer, returned (for example) if we cannot prove that an inner
+        product is zero.
+
+    REFERENCES:
+
+    M. Orlitzky. The Lyapunov rank of an improper cone.
+    http://www.optimization-online.org/DB_HTML/2015/10/5135.html
+
+    EXAMPLES:
+
+    The identity is always Lyapunov-like in a nontrivial space::
+
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(min_ambient_dim = 1, max_rays = 8)
+        sage: L = identity_matrix(K.lattice_dim())
+        sage: is_lyapunov_like(L,K)
+        True
+
+    As is the "zero" transformation::
+
+        sage: K = random_cone(min_ambient_dim = 1, max_rays = 5)
+        sage: R = K.lattice().vector_space().base_ring()
+        sage: L = zero_matrix(R, K.lattice_dim())
+        sage: is_lyapunov_like(L,K)
+        True
+
+        Everything in ``K.lyapunov_like_basis()`` should be Lyapunov-like
+        on ``K``::
+
+        sage: K = random_cone(min_ambient_dim = 1, max_rays = 5)
+        sage: all([ is_lyapunov_like(L,K) for L in K.lyapunov_like_basis() ])
+        True
+
+    """
+    return all([(L*x).inner_product(s) == 0
+                for (x,s) in K.discrete_complementarity_set()])
+
+
+def random_element(K):
+    r"""
+    Return a random element of ``K`` from its ambient vector space.
+
+    ALGORITHM:
+
+    The cone ``K`` is specified in terms of its generators, so that
+    ``K`` is equal to the convex conic combination of those generators.
+    To choose a random element of ``K``, we assign random nonnegative
+    coefficients to each generator of ``K`` and construct a new vector
+    from the scaled rays.
+
+    A vector, rather than a ray, is returned so that the element may
+    have non-integer coordinates. Thus the element may have an
+    arbitrarily small norm.
+
+    EXAMPLES:
+
+    A random element of the trivial cone is zero::
+
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = Cone([], ToricLattice(0))
+        sage: random_element(K)
+        ()
+        sage: K = Cone([(0,)])
+        sage: random_element(K)
+        (0)
+        sage: K = Cone([(0,0)])
+        sage: random_element(K)
+        (0, 0)
+        sage: K = Cone([(0,0,0)])
+        sage: random_element(K)
+        (0, 0, 0)
+
+    TESTS:
+
+    Any cone should contain an element of itself::
+
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_rays = 8)
+        sage: K.contains(random_element(K))
+        True
+
+    """
+    V = K.lattice().vector_space()
+    F = V.base_ring()
+    coefficients = [ F.random_element().abs() for i in range(K.nrays()) ]
+    vector_gens  = map(V, K.rays())
+    scaled_gens  = [ coefficients[i]*vector_gens[i]
+                         for i in range(len(vector_gens)) ]
+
+    # Make sure we return a vector. Without the coercion, we might
+    # return ``0`` when ``K`` has no rays.
+    v = V(sum(scaled_gens))
+    return v
+
+
+def positive_operators(K):
+    r"""
+    Compute generators of the cone of positive operators on this cone.
+
+    OUTPUT:
+
+    A list of `n`-by-``n`` matrices where ``n == K.lattice_dim()``.
+    Each matrix ``P`` in the list should have the property that ``P*x``
+    is an element of ``K`` whenever ``x`` is an element of
+    ``K``. Moreover, any nonnegative linear combination of these
+    matrices shares the same property.
+
+    EXAMPLES:
+
+    The trivial cone in a trivial space has no positive operators::
+
+        sage: K = Cone([], ToricLattice(0))
+        sage: positive_operators(K)
+        []
+
+    Positive operators on the nonnegative orthant are nonnegative matrices::
+
+        sage: K = Cone([(1,)])
+        sage: positive_operators(K)
+        [[1]]
+
+        sage: K = Cone([(1,0),(0,1)])
+        sage: positive_operators(K)
+        [
+        [1 0]  [0 1]  [0 0]  [0 0]
+        [0 0], [0 0], [1 0], [0 1]
+        ]
+
+    Every operator is positive on the ambient vector space::
+
+        sage: K = Cone([(1,),(-1,)])
+        sage: K.is_full_space()
+        True
+        sage: positive_operators(K)
+        [[1], [-1]]
+
+        sage: K = Cone([(1,0),(-1,0),(0,1),(0,-1)])
+        sage: K.is_full_space()
+        True
+        sage: positive_operators(K)
+        [
+        [1 0]  [-1  0]  [0 1]  [ 0 -1]  [0 0]  [ 0  0]  [0 0]  [ 0  0]
+        [0 0], [ 0  0], [0 0], [ 0  0], [1 0], [-1  0], [0 1], [ 0 -1]
+        ]
+
+    TESTS:
+
+    A positive operator on a cone should send its generators into the cone::
+
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim = 6)
+        sage: pi_of_K = positive_operators(K)
+        sage: all([K.contains(p*x) for p in pi_of_K for x in K.rays()])
+        True
+
     """
-    return len(LL(K))
+    # Sage doesn't think matrices are vectors, so we have to convert
+    # our matrices to vectors explicitly before we can figure out how
+    # many are linearly-indepenedent.
+    #
+    # The space W has the same base ring as V, but dimension
+    # dim(V)^2. So it has the same dimension as the space of linear
+    # transformations on V. In other words, it's just the right size
+    # to create an isomorphism between it and our matrices.
+    V = K.lattice().vector_space()
+    W = VectorSpace(V.base_ring(), V.dimension()**2)
+
+    tensor_products = [ s.tensor_product(x) for x in K for s in K.dual() ]
+
+    # Turn our matrices into long vectors...
+    vectors = [ W(m.list()) for m in tensor_products ]
+
+    # Create the *dual* cone of the positive operators, expressed as
+    # long vectors..
+    L = ToricLattice(W.dimension())
+    pi_dual = Cone(vectors, lattice=L)
+
+    # Now compute the desired cone from its dual...
+    pi_cone = pi_dual.dual()
+
+    # And finally convert its rays back to matrix representations.
+    M = MatrixSpace(V.base_ring(), V.dimension())
+
+    return [ M(v.list()) for v in pi_cone.rays() ]
+
+
+def Z_transformations(K):
+    r"""
+    Compute generators of the cone of Z-transformations on this cone.
+
+    OUTPUT:
+
+    A list of `n`-by-``n`` matrices where ``n == K.lattice_dim()``.
+    Each matrix ``L`` in the list should have the property that
+    ``(L*x).inner_product(s) <= 0`` whenever ``(x,s)`` is an element the
+    discrete complementarity set of ``K``. Moreover, any nonnegative
+    linear combination of these matrices shares the same property.
+
+    EXAMPLES:
+
+    Z-transformations on the nonnegative orthant are just Z-matrices.
+    That is, matrices whose off-diagonal elements are nonnegative::
+
+        sage: K = Cone([(1,0),(0,1)])
+        sage: Z_transformations(K)
+        [
+        [ 0 -1]  [ 0  0]  [-1  0]  [1 0]  [ 0  0]  [0 0]
+        [ 0  0], [-1  0], [ 0  0], [0 0], [ 0 -1], [0 1]
+        ]
+        sage: K = Cone([(1,0,0,0),(0,1,0,0),(0,0,1,0),(0,0,0,1)])
+        sage: all([ z[i][j] <= 0 for z in Z_transformations(K)
+        ....:                    for i in range(z.nrows())
+        ....:                    for j in range(z.ncols())
+        ....:                    if i != j ])
+        True
+
+    The trivial cone in a trivial space has no Z-transformations::
+
+        sage: K = Cone([], ToricLattice(0))
+        sage: Z_transformations(K)
+        []
+
+    Z-transformations on a subspace are Lyapunov-like and vice-versa::
+
+        sage: K = Cone([(1,0),(-1,0),(0,1),(0,-1)])
+        sage: K.is_full_space()
+        True
+        sage: lls = span([ vector(l.list()) for l in K.lyapunov_like_basis() ])
+        sage: zs  = span([ vector(z.list()) for z in Z_transformations(K) ])
+        sage: zs == lls
+        True
+
+    TESTS:
+
+    The Z-property is possessed by every Z-transformation::
+
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(max_ambient_dim = 6)
+        sage: Z_of_K = Z_transformations(K)
+        sage: dcs = K.discrete_complementarity_set()
+        sage: all([(z*x).inner_product(s) <= 0 for z in Z_of_K
+        ....:                                  for (x,s) in dcs])
+        True
+
+    The lineality space of Z is LL::
+
+        sage: set_random_seed()
+        sage: K = random_cone(min_ambient_dim = 1, max_ambient_dim = 6)
+        sage: lls = span([ vector(l.list()) for l in K.lyapunov_like_basis() ])
+        sage: z_cone  = Cone([ z.list() for z in Z_transformations(K) ])
+        sage: z_cone.linear_subspace() == lls
+        True
+
+    """
+    # Sage doesn't think matrices are vectors, so we have to convert
+    # our matrices to vectors explicitly before we can figure out how
+    # many are linearly-indepenedent.
+    #
+    # The space W has the same base ring as V, but dimension
+    # dim(V)^2. So it has the same dimension as the space of linear
+    # transformations on V. In other words, it's just the right size
+    # to create an isomorphism between it and our matrices.
+    V = K.lattice().vector_space()
+    W = VectorSpace(V.base_ring(), V.dimension()**2)
+
+    C_of_K = K.discrete_complementarity_set()
+    tensor_products = [ s.tensor_product(x) for (x,s) in C_of_K ]
+
+    # Turn our matrices into long vectors...
+    vectors = [ W(m.list()) for m in tensor_products ]
+
+    # Create the *dual* cone of the cross-positive operators,
+    # expressed as long vectors..
+    L = ToricLattice(W.dimension())
+    Sigma_dual = Cone(vectors, lattice=L)
+
+    # Now compute the desired cone from its dual...
+    Sigma_cone = Sigma_dual.dual()
+
+    # And finally convert its rays back to matrix representations.
+    # But first, make them negative, so we get Z-transformations and
+    # not cross-positive ones.
+    M = MatrixSpace(V.base_ring(), V.dimension())
+
+    return [ -M(v.list()) for v in Sigma_cone.rays() ]