]> gitweb.michael.orlitzky.com - sage.d.git/commitdiff
Make basically_the_same() and rho() functions private.
authorMichael Orlitzky <michael@orlitzky.com>
Mon, 15 Jun 2015 18:54:10 +0000 (14:54 -0400)
committerMichael Orlitzky <michael@orlitzky.com>
Mon, 15 Jun 2015 18:54:10 +0000 (14:54 -0400)
Add examples/tests for basically_the_same().
Add linear isomorphism test for lyapunov_rank().

mjo/cone/cone.py

index e9d0f1e643e3a0d40d8a754faf551ac317e36f37..e2c43d8e9cf18d2032589b0e4a99e3e39ba76dfc 100644 (file)
@@ -8,12 +8,55 @@ addsitedir(abspath('../../'))
 from sage.all import *
 
 
-def basically_the_same(K1,K2):
+def _basically_the_same(K1, K2):
     r"""
+    Test whether or not ``K1`` and ``K2`` are "basically the same."
+
+    This is a hack to get around the fact that it's difficult to tell
+    when two cones are linearly isomorphic. We have a proposition that
+    equates two cones, but represented over `\mathbb{Q}`, they are
+    merely linearly isomorphic (not equal). So rather than test for
+    equality, we test a list of properties that should be preserved
+    under an invertible linear transformation.
+
+    OUTPUT:
+
     ``True`` if ``K1`` and ``K2`` are basically the same, and ``False``
-    otherwise. This is intended as a lazy way to check whether or not
-    ``K1`` and ``K2`` are linearly isomorphic (i.e. ``A(K1) == K2`` for
-    some invertible linear transformation ``A``).
+    otherwise.
+
+    EXAMPLES:
+
+    Any proper cone with three generators in `\mathbb{R}^{3}` is
+    basically the same as the nonnegative orthant::
+
+        sage: K1 = Cone([(1,0,0), (0,1,0), (0,0,1)])
+        sage: K2 = Cone([(1,2,3), (3, 18, 4), (66, 51, 0)])
+        sage: _basically_the_same(K1, K2)
+        True
+
+    Negating a cone gives you another cone that is basically the same::
+
+        sage: K = Cone([(0,2,-5), (-6, 2, 4), (0, 51, 0)])
+        sage: _basically_the_same(K, -K)
+        True
+
+    TESTS:
+
+    Any cone is basically the same as itself::
+
+        sage: K = random_cone(max_dim = 8)
+        sage: _basically_the_same(K, K)
+        True
+
+    After applying an invertible matrix to the rows of a cone, the
+    result should be basically the same as the cone we started with::
+
+        sage: K1 = random_cone(max_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: _basically_the_same(K1, K2)
+        True
+
     """
     if K1.lattice_dim() != K2.lattice_dim():
         return False
@@ -48,7 +91,7 @@ def basically_the_same(K1,K2):
 
 
 
-def rho(K, K2=None):
+def _rho(K, K2=None):
     r"""
     Restrict ``K`` into its own span, or the span of another cone.
 
@@ -64,18 +107,18 @@ def rho(K, K2=None):
     EXAMPLES::
 
         sage: K = Cone([(1,)])
-        sage: rho(K) == K
+        sage: _rho(K) == K
         True
 
         sage: K2 = Cone([(1,0)])
-        sage: rho(K2).rays()
+        sage: _rho(K2).rays()
         N(1)
         in 1-d lattice N
         sage: K3 = Cone([(1,0,0)])
-        sage: rho(K3).rays()
+        sage: _rho(K3).rays()
         N(1)
         in 1-d lattice N
-        sage: rho(K2) == rho(K3)
+        sage: _rho(K2) == _rho(K3)
         True
 
     TESTS:
@@ -84,7 +127,7 @@ def rho(K, K2=None):
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_dim = 8)
-        sage: K_S = rho(K)
+        sage: K_S = _rho(K)
         sage: K_S.is_solid()
         True
 
@@ -93,7 +136,7 @@ def rho(K, K2=None):
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_dim = 8)
-        sage: K_S = rho(K, K.dual() )
+        sage: K_S = _rho(K, K.dual() )
         sage: K_S.lattice_dim() == K.dual().dim()
         True
 
@@ -101,14 +144,14 @@ def rho(K, K2=None):
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_dim = 8)
-        sage: K.dim() == rho(K).dim()
+        sage: K.dim() == _rho(K).dim()
         True
 
     Nor should it affect the lineality of a cone::
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_dim = 8)
-        sage: K.lineality() == rho(K).lineality()
+        sage: K.lineality() == _rho(K).lineality()
         True
 
     No matter which space we restrict to, the lineality should not
@@ -116,20 +159,20 @@ def rho(K, K2=None):
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_dim = 8)
-        sage: K.lineality() >= rho(K).lineality()
+        sage: K.lineality() >= _rho(K).lineality()
         True
-        sage: K.lineality() >= rho(K, K.dual()).lineality()
+        sage: K.lineality() >= _rho(K, K.dual()).lineality()
         True
 
     If we do this according to our paper, then the result is proper::
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_dim = 8, strictly_convex=False, solid=False)
-        sage: K_S = rho(K)
-        sage: K_SP = rho(K_S.dual()).dual()
+        sage: K_S = _rho(K)
+        sage: K_SP = _rho(K_S.dual()).dual()
         sage: K_SP.is_proper()
         True
-        sage: K_SP = rho(K_S, K_S.dual())
+        sage: K_SP = _rho(K_S, K_S.dual())
         sage: K_SP.is_proper()
         True
 
@@ -137,11 +180,11 @@ def rho(K, K2=None):
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_dim = 8, strictly_convex=True, solid=False)
-        sage: K_S = rho(K)
-        sage: K_SP = rho(K_S.dual()).dual()
+        sage: K_S = _rho(K)
+        sage: K_SP = _rho(K_S.dual()).dual()
         sage: K_SP.is_proper()
         True
-        sage: K_SP = rho(K_S, K_S.dual())
+        sage: K_SP = _rho(K_S, K_S.dual())
         sage: K_SP.is_proper()
         True
 
@@ -149,11 +192,11 @@ def rho(K, K2=None):
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_dim = 8, strictly_convex=False, solid=True)
-        sage: K_S = rho(K)
-        sage: K_SP = rho(K_S.dual()).dual()
+        sage: K_S = _rho(K)
+        sage: K_SP = _rho(K_S.dual()).dual()
         sage: K_SP.is_proper()
         True
-        sage: K_SP = rho(K_S, K_S.dual())
+        sage: K_SP = _rho(K_S, K_S.dual())
         sage: K_SP.is_proper()
         True
 
@@ -161,24 +204,24 @@ def rho(K, K2=None):
 
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_dim = 8, strictly_convex=True, solid=True)
-        sage: K_S = rho(K)
-        sage: K_SP = rho(K_S.dual()).dual()
+        sage: K_S = _rho(K)
+        sage: K_SP = _rho(K_S.dual()).dual()
         sage: K_SP.is_proper()
         True
-        sage: K_SP = rho(K_S, K_S.dual())
+        sage: K_SP = _rho(K_S, K_S.dual())
         sage: K_SP.is_proper()
         True
 
-    Test the proposition in our paper concerning the duals and
+    Test Proposition 7 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 rho::
 
         sage: set_random_seed()
         sage: J = random_cone(max_dim = 8, solid=False, strictly_convex=False)
         sage: K = Cone(random_sublist(J.rays(), 0.5), lattice=J.lattice())
-        sage: K_W = rho(K, J)
-        sage: K_star_W_star = rho(K.dual(), J).dual()
-        sage: basically_the_same(K_W, K_star_W_star)
+        sage: K_W_star = _rho(K, J).dual()
+        sage: K_star_W = _rho(K.dual(), J)
+        sage: _basically_the_same(K_W_star, K_star_W)
         True
 
     ::
@@ -186,9 +229,9 @@ def rho(K, K2=None):
         sage: set_random_seed()
         sage: J = random_cone(max_dim = 8, solid=True, strictly_convex=False)
         sage: K = Cone(random_sublist(J.rays(), 0.5), lattice=J.lattice())
-        sage: K_W = rho(K, J)
-        sage: K_star_W_star = rho(K.dual(), J).dual()
-        sage: basically_the_same(K_W, K_star_W_star)
+        sage: K_W_star = _rho(K, J).dual()
+        sage: K_star_W = _rho(K.dual(), J)
+        sage: _basically_the_same(K_W_star, K_star_W)
         True
 
     ::
@@ -196,9 +239,9 @@ def rho(K, K2=None):
         sage: set_random_seed()
         sage: J = random_cone(max_dim = 8, solid=False, strictly_convex=True)
         sage: K = Cone(random_sublist(J.rays(), 0.5), lattice=J.lattice())
-        sage: K_W = rho(K, J)
-        sage: K_star_W_star = rho(K.dual(), J).dual()
-        sage: basically_the_same(K_W, K_star_W_star)
+        sage: K_W_star = _rho(K, J).dual()
+        sage: K_star_W = _rho(K.dual(), J)
+        sage: _basically_the_same(K_W_star, K_star_W)
         True
 
     ::
@@ -206,9 +249,9 @@ def rho(K, K2=None):
         sage: set_random_seed()
         sage: J = random_cone(max_dim = 8, solid=True, strictly_convex=True)
         sage: K = Cone(random_sublist(J.rays(), 0.5), lattice=J.lattice())
-        sage: K_W = rho(K, J)
-        sage: K_star_W_star = rho(K.dual(), J).dual()
-        sage: basically_the_same(K_W, K_star_W_star)
+        sage: K_W_star = _rho(K, J).dual()
+        sage: K_star_W = _rho(K.dual(), J)
+        sage: _basically_the_same(K_W_star, K_star_W)
         True
 
     """
@@ -585,6 +628,47 @@ def lyapunov_rank(K):
         sage: lyapunov_rank(K) == lyapunov_rank(K1) + lyapunov_rank(K2)
         True
 
+    The Lyapunov rank is invariant under a linear isomorphism
+    [Orlitzky/Gowda]_::
+
+        sage: K1 = random_cone(max_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
+
+    Just to be sure, test a few more::
+
+        sage: K1 = random_cone(max_dim=8, strictly_convex=True, solid=True)
+        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
+
+    ::
+
+        sage: K1 = random_cone(max_dim=8, strictly_convex=True, solid=False)
+        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
+
+    ::
+
+        sage: K1 = random_cone(max_dim=8, strictly_convex=False, solid=True)
+        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
+
+    ::
+
+        sage: K1 = random_cone(max_dim=8, strictly_convex=False, solid=False)
+        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.]_::
 
@@ -652,8 +736,8 @@ def lyapunov_rank(K):
         sage: set_random_seed()
         sage: K = random_cone(max_dim=8)
         sage: actual = lyapunov_rank(K)
-        sage: K_S = rho(K)
-        sage: K_SP = rho(K_S.dual()).dual()
+        sage: K_S = _rho(K)
+        sage: K_SP = _rho(K_S.dual()).dual()
         sage: l = K.lineality()
         sage: c = K.codim()
         sage: expected = lyapunov_rank(K_SP) + K.dim()*(l + c) + c**2
@@ -707,7 +791,7 @@ def lyapunov_rank(K):
 
     if m < n:
         # K is not solid, restrict to its span.
-        K = rho(K)
+        K = _rho(K)
 
         # Lemma 2
         beta += m*(n - m) + (n - m)**2
@@ -715,8 +799,8 @@ def lyapunov_rank(K):
     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 = rho(K, K.dual())
+        # _rho(K.dual()).dual().
+        K = _rho(K, K.dual())
 
         # Lemma 3
         beta += m * l