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Move basically_the_same() into tests.py and call it _look_isomorphic().
[sage.d.git] / mjo / cone / cone.py
index 6ad7c52904d6ba5e47ffe88f9d35b7934a857b2a..c1b7ffdcbdc4e6a8e585b38e5493fe1d4060f3c8 100644 (file)
@@ -76,7 +76,7 @@ def _basically_the_same(K1, K2):
     if K1.is_strictly_convex() != K2.is_strictly_convex():
         return False
 
-    if len(K1.LL()) != len(K2.LL()):
+    if len(K1.lyapunov_like_basis()) != len(K2.lyapunov_like_basis()):
         return False
 
     C_of_K1 = K1.discrete_complementarity_set()
@@ -213,26 +213,21 @@ def _restrict_to_space(K, W):
 
 def lyapunov_rank(K):
     r"""
-    Compute the Lyapunov rank (or bilinearity rank) of this cone.
+    Compute the Lyapunov rank of this cone.
 
-    The Lyapunov rank of a cone can be thought of in (mainly) two ways:
-
-    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 (see [Orlitzky/Gowda]_).
+    A nonnegative integer representing the Lyapunov rank of this cone.
+
+    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:
 
@@ -245,21 +240,21 @@ 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)
@@ -272,7 +267,7 @@ def lyapunov_rank(K):
         3
 
     The full space `\mathbb{R}^{n}` has Lyapunov rank `n^{2}`
-    [Orlitzky/Gowda]_::
+    [Orlitzky]_::
 
         sage: R5 = VectorSpace(QQ, 5)
         sage: gs = R5.basis() + [ -r for r in R5.basis() ]
@@ -281,20 +276,20 @@ def 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
 
     A single ray in `n` dimensions should have Lyapunov rank `n^{2} - n
-    + 1` [Orlitzky/Gowda]_::
+    + 1` [Orlitzky]_::
 
         sage: K = Cone([(1,0,0,0,0)])
         sage: lyapunov_rank(K)
@@ -303,7 +298,7 @@ def lyapunov_rank(K):
         21
 
     A subspace (of dimension `m`) in `n` dimensions should have a
-    Lyapunov rank of `n^{2} - m\left(n - m)` [Orlitzky/Gowda]_::
+    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)
@@ -317,7 +312,7 @@ def lyapunov_rank(K):
         19
 
     The Lyapunov rank should be additive on a product of proper cones
-    [Rudolf et al.]_::
+    [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)])
@@ -325,7 +320,7 @@ 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}`::
 
@@ -334,7 +329,7 @@ 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())
@@ -343,7 +338,7 @@ def lyapunov_rank(K):
     TESTS:
 
     The Lyapunov rank should be additive on a product of proper cones
-    [Rudolf et al.]_::
+    [Rudolf]_::
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K1 = random_cone(max_ambient_dim=8,
@@ -357,7 +352,7 @@ def lyapunov_rank(K):
         True
 
     The Lyapunov rank is invariant under a linear isomorphism
-    [Orlitzky/Gowda]_::
+    [Orlitzky]_::
 
         sage: K1 = random_cone(max_ambient_dim = 8)
         sage: A = random_matrix(QQ, K1.lattice_dim(), algorithm='unimodular')
@@ -366,7 +361,7 @@ def lyapunov_rank(K):
         True
 
     The dual cone `K^{*}` of ``K`` should have the same Lyapunov rank as ``K``
-    itself [Rudolf et al.]_::
+    itself [Rudolf]_::
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_ambient_dim=8)
@@ -390,7 +385,7 @@ 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: set_random_seed()
@@ -401,7 +396,7 @@ def lyapunov_rank(K):
         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: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_ambient_dim=8)
@@ -414,15 +409,15 @@ def lyapunov_rank(K):
         sage: actual == expected
         True
 
-    The Lyapunov rank of any cone is just the dimension of ``K.LL()``::
+    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.LL())
+        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/Gowda]_)::
+    (a Theorem in [Orlitzky]_)::
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_ambient_dim=8,
@@ -434,7 +429,7 @@ def lyapunov_rank(K):
         True
 
     """
-    beta = 0
+    beta = 0 # running tally of the Lyapunov rank
 
     m = K.dim()
     n = K.lattice_dim()
@@ -456,7 +451,7 @@ def lyapunov_rank(K):
         # Non-pointed reduction lemma.
         beta += l * m
 
-    beta += len(K.LL())
+    beta += len(K.lyapunov_like_basis())
     return beta
 
 
@@ -493,8 +488,8 @@ def is_lyapunov_like(L,K):
 
     REFERENCES:
 
-    .. [Orlitzky] M. Orlitzky. The Lyapunov rank of an
-       improper cone (preprint).
+    M. Orlitzky. The Lyapunov rank of an improper cone.
+    http://www.optimization-online.org/DB_HTML/2015/10/5135.html
 
     EXAMPLES:
 
@@ -514,10 +509,11 @@ def is_lyapunov_like(L,K):
         sage: is_lyapunov_like(L,K)
         True
 
-    Everything in ``K.LL()`` should be Lyapunov-like on ``K``::
+        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.LL()])
+        sage: all([ is_lyapunov_like(L,K) for L in K.lyapunov_like_basis() ])
         True
 
     """
@@ -713,9 +709,9 @@ def Z_transformations(K):
         sage: K = Cone([(1,0),(-1,0),(0,1),(0,-1)])
         sage: K.is_full_space()
         True
-        sage: llvs = span([ vector(l.list()) for l in K.LL() ])
-        sage: zvs  = span([ vector(z.list()) for z in Z_transformations(K) ])
-        sage: zvs == llvs
+        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:
@@ -734,9 +730,9 @@ def Z_transformations(K):
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(min_ambient_dim = 1, max_ambient_dim = 6)
-        sage: llvs = span([ vector(l.list()) for l in K.LL() ])
+        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() == llvs
+        sage: z_cone.linear_subspace() == lls
         True
 
     """