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mjo/**/*.py: drop obsolete set_random_seed().
[sage.d.git] / mjo / eja / eja_element.py
index c98d9a2b64651562928a6489ef88e03fdd2b0dc9..0fd1c5f2032151de7d752494b4117825af3109a3 100644 (file)
@@ -4,7 +4,8 @@ from sage.modules.free_module import VectorSpace
 from sage.modules.with_basis.indexed_element import IndexedFreeModuleElement
 
 from mjo.eja.eja_operator import FiniteDimensionalEJAOperator
-from mjo.eja.eja_utils import _mat2vec, _scale
+from mjo.eja.eja_utils import _scale
+
 
 class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
     """
@@ -42,14 +43,12 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         The definition of `x^2` is the unambiguous `x*x`::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x = random_eja().random_element()
             sage: x*x == (x^2)
             True
 
         A few examples of power-associativity::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x = random_eja().random_element()
             sage: x*(x*x)*(x*x) == x^5
             True
@@ -59,7 +58,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         We also know that powers operator-commute (Koecher, Chapter
         III, Corollary 1)::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x = random_eja().random_element()
             sage: m = ZZ.random_element(0,10)
             sage: n = ZZ.random_element(0,10)
@@ -106,7 +104,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         We should always get back an element of the algebra::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: p = PolynomialRing(AA, 't').random_element()
             sage: J = random_eja()
             sage: x = J.random_element()
@@ -131,7 +128,8 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         SETUP::
 
-            sage: from mjo.eja.eja_algebra import HadamardEJA
+            sage: from mjo.eja.eja_algebra import (random_eja,
+            ....:                                  HadamardEJA)
 
         EXAMPLES:
 
@@ -155,11 +153,10 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         The characteristic polynomial of an element should evaluate
         to zero on that element::
 
-            sage: set_random_seed()
-            sage: x = HadamardEJA(3).random_element()
+            sage: x = random_eja().random_element()
             sage: p = x.characteristic_polynomial()
-            sage: x.apply_univariate_polynomial(p)
-            0
+            sage: x.apply_univariate_polynomial(p).is_zero()
+            True
 
         The characteristic polynomials of the zero and unit elements
         should be what we think they are in a subalgebra, too::
@@ -237,7 +234,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         Ensure that we can always compute an inner product, and that
         it gives us back a real number::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: x,y = J.random_elements(2)
             sage: x.inner_product(y) in RLF
@@ -265,7 +261,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         The definition of a Jordan algebra says that any element
         operator-commutes with its square::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x = random_eja().random_element()
             sage: x.operator_commutes_with(x^2)
             True
@@ -274,7 +269,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         Test Lemma 1 from Chapter III of Koecher::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: u,v = random_eja().random_elements(2)
             sage: lhs = u.operator_commutes_with(u*v)
             sage: rhs = v.operator_commutes_with(u^2)
@@ -284,7 +278,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         Test the first polarization identity from my notes, Koecher
         Chapter III, or from Baes (2.3)::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x,y = random_eja().random_elements(2)
             sage: Lx = x.operator()
             sage: Ly = y.operator()
@@ -296,7 +289,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         Test the second polarization identity from my notes or from
         Baes (2.4)::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x,y,z = random_eja().random_elements(3)
             sage: Lx = x.operator()
             sage: Ly = y.operator()
@@ -310,7 +302,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         Test the third polarization identity from my notes or from
         Baes (2.5)::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: u,y,z = random_eja().random_elements(3)
             sage: Lu = u.operator()
             sage: Ly = y.operator()
@@ -375,7 +366,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         An element is invertible if and only if its determinant is
         non-zero::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x = random_eja().random_element()
             sage: x.is_invertible() == (x.det() != 0)
             True
@@ -383,7 +373,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         Ensure that the determinant is multiplicative on an associative
         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: x,y = J.random_elements(2)
             sage: (x*y).det() == x.det()*y.det()
@@ -391,7 +380,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         The determinant in real matrix algebras is the usual determinant::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: X = matrix.random(QQ,3)
             sage: X = X + X.T
             sage: J1 = RealSymmetricEJA(3)
@@ -448,7 +436,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         The inverse in the spin factor algebra is given in Alizadeh's
         Example 11.11::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = JordanSpinEJA.random_instance()
             sage: x = J.random_element()
             sage: while not x.is_invertible():
@@ -473,14 +460,12 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         The identity element is its own inverse::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: J.one().inverse() == J.one()
             True
 
         If an element has an inverse, it acts like one::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: x = J.random_element()
             sage: (not x.is_invertible()) or (x.inverse()*x == J.one())
@@ -488,7 +473,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         The inverse of the inverse is what we started with::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: x = J.random_element()
             sage: (not x.is_invertible()) or (x.inverse().inverse() == x)
@@ -498,7 +482,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         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 (
@@ -508,7 +491,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         Check that the fast (cached) and slow algorithms give the same
         answer::
 
-            sage: set_random_seed()                              # long time
             sage: J = random_eja(field=QQ, orthonormalize=False) # long time
             sage: x = J.random_element()                         # long time
             sage: while not x.is_invertible():                   # long time
@@ -560,14 +542,12 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         The identity element is always invertible::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: J.one().is_invertible()
             True
 
         The zero element is never invertible in a non-trivial algebra::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: (not J.is_trivial()) and J.zero().is_invertible()
             False
@@ -575,7 +555,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         Test that the fast (cached) and slow algorithms give the same
         answer::
 
-            sage: set_random_seed()                              # long time
             sage: J = random_eja(field=QQ, orthonormalize=False) # long time
             sage: x = J.random_element()                         # long time
             sage: slow = x.is_invertible()                       # long time
@@ -658,14 +637,12 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         The identity element is minimal only in an EJA of rank one::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: J.rank() == 1 or not J.one().is_primitive_idempotent()
             True
 
         A non-idempotent cannot be a minimal idempotent::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = JordanSpinEJA(4)
             sage: x = J.random_element()
             sage: (not x.is_idempotent()) and x.is_primitive_idempotent()
@@ -675,7 +652,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         idempotent if and only if it's idempotent with trace equal to
         unity::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = JordanSpinEJA(4)
             sage: x = J.random_element()
             sage: expected = (x.is_idempotent() and x.trace() == 1)
@@ -685,7 +661,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         Primitive idempotents must be non-zero::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: J.zero().is_idempotent()
             True
@@ -742,14 +717,12 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         The identity element is never nilpotent, except in a trivial EJA::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: J.one().is_nilpotent() and not J.is_trivial()
             False
 
         The additive identity is always nilpotent::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: random_eja().zero().is_nilpotent()
             True
 
@@ -792,7 +765,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         The zero element should never be regular, unless the parent
         algebra has dimension less than or equal to one::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: J.dimension() <= 1 or not J.zero().is_regular()
             True
@@ -800,7 +772,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         The unit element isn't regular unless the algebra happens to
         consist of only its scalar multiples::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: J.dimension() <= 1 or not J.one().is_regular()
             True
@@ -835,7 +806,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         In the spin factor algebra (of rank two), all elements that
         aren't multiples of the identity are regular::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = JordanSpinEJA.random_instance()
             sage: n = J.dimension()
             sage: x = J.random_element()
@@ -847,7 +817,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         The zero and unit elements are both of degree one in nontrivial
         algebras::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: d = J.zero().degree()
             sage: (J.is_trivial() and d == 0) or d == 1
@@ -858,7 +827,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         Our implementation agrees with the definition::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x = random_eja().random_element()
             sage: x.degree() == x.minimal_polynomial().degree()
             True
@@ -967,7 +935,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         always the same, except in trivial algebras where the minimal
         polynomial of the unit/zero element is ``1``::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: mu = J.one().minimal_polynomial()
             sage: t = mu.parent().gen()
@@ -981,7 +948,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         The degree of an element is (by one definition) the degree
         of its minimal polynomial::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x = random_eja().random_element()
             sage: x.degree() == x.minimal_polynomial().degree()
             True
@@ -992,9 +958,8 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         identity. We require the dimension of the algebra to be at least
         two here so that said elements actually exist::
 
-            sage: set_random_seed()
-            sage: n_max = max(2, JordanSpinEJA._max_random_instance_size())
-            sage: n = ZZ.random_element(2, n_max)
+            sage: d_max = JordanSpinEJA._max_random_instance_dimension()
+            sage: n = ZZ.random_element(2, max(2,d_max))
             sage: J = JordanSpinEJA(n)
             sage: y = J.random_element()
             sage: while y == y.coefficient(0)*J.one():
@@ -1009,7 +974,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         The minimal polynomial should always kill its element::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x = random_eja().random_element()
             sage: p = x.minimal_polynomial()
             sage: x.apply_univariate_polynomial(p)
@@ -1018,9 +982,9 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         The minimal polynomial is invariant under a change of basis,
         and in particular, a re-scaling of the basis::
 
-            sage: set_random_seed()
-            sage: n_max = RealSymmetricEJA._max_random_instance_size()
-            sage: n = ZZ.random_element(1, n_max)
+            sage: d_max = RealSymmetricEJA._max_random_instance_dimension()
+            sage: d = ZZ.random_element(1, d_max)
+            sage: n = RealSymmetricEJA._max_random_instance_size(d)
             sage: J1 = RealSymmetricEJA(n)
             sage: J2 = RealSymmetricEJA(n,orthonormalize=False)
             sage: X = random_matrix(AA,n)
@@ -1119,18 +1083,10 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         B = self.parent().matrix_basis()
         W = self.parent().matrix_space()
 
-        if hasattr(W, 'cartesian_factors'):
-            # Aaaaand linear combinations don't work in Cartesian
-            # product spaces, even though they provide a method with
-            # that name. This is hidden behind an "if" because the
-            # _scale() function is slow.
-            pairs = zip(B, self.to_vector())
-            return W.sum( _scale(b, alpha) for (b,alpha) in pairs )
-        else:
-            # This is just a manual "from_vector()", but of course
-            # matrix spaces aren't vector spaces in sage, so they
-            # don't have a from_vector() method.
-            return W.linear_combination( zip(B, self.to_vector()) )
+        # This is just a manual "from_vector()", but of course
+        # matrix spaces aren't vector spaces in sage, so they
+        # don't have a from_vector() method.
+        return W.linear_combination( zip(B, self.to_vector()) )
 
 
 
@@ -1172,7 +1128,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         TESTS::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: x,y = J.random_elements(2)
             sage: x.operator()(y) == x*y
@@ -1201,7 +1156,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         The explicit form in the spin factor algebra is given by
         Alizadeh's Example 11.12::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x = JordanSpinEJA.random_instance().random_element()
             sage: x_vec = x.to_vector()
             sage: Q = matrix.identity(x.base_ring(), 0)
@@ -1221,7 +1175,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         Test all of the properties from Theorem 11.2 in Alizadeh::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: x,y = J.random_elements(2)
             sage: Lx = x.operator()
@@ -1373,7 +1326,7 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
             sage: (J0, J5, J1) = J.peirce_decomposition(c1)
             sage: (f0, f1, f2) = J1.gens()
             sage: f0.spectral_decomposition()
-            [(0, c2), (1, c0)]
+            [(0, 1.000000000000000?*c2), (1, 1.000000000000000?*c0)]
 
         """
         A = self.subalgebra_generated_by(orthonormalize=True)
@@ -1415,7 +1368,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         This subalgebra, being composed of only powers, is associative::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x0 = random_eja().random_element()
             sage: A = x0.subalgebra_generated_by()
             sage: x,y,z = A.random_elements(3)
@@ -1425,7 +1377,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         Squaring in the subalgebra should work the same as in
         the superalgebra::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: x = random_eja().random_element()
             sage: A = x.subalgebra_generated_by()
             sage: A(x^2) == A(x)*A(x)
@@ -1436,7 +1387,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         element... unless the original algebra was trivial, in which
         case the subalgebra is trivial too::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: A = random_eja().zero().subalgebra_generated_by()
             sage: (A.is_trivial() and A.dimension() == 0) or A.dimension() == 1
             True
@@ -1467,7 +1417,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
         where there are non-nilpotent elements, or that we get the dumb
         solution in the trivial algebra::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: x = J.random_element()
             sage: while x.is_nilpotent() and not J.is_trivial():
@@ -1551,14 +1500,12 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         The trace of an element is a real number::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: J.random_element().trace() in RLF
             True
 
         The trace is linear::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: x,y = J.random_elements(2)
             sage: alpha = J.base_ring().random_element()
@@ -1594,7 +1541,6 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         The trace inner product is commutative, bilinear, and associative::
 
-            sage: set_random_seed()
             sage: J = random_eja()
             sage: x,y,z = J.random_elements(3)
             sage: # commutative
@@ -1648,3 +1594,29 @@ class FiniteDimensionalEJAElement(IndexedFreeModuleElement):
 
         """
         return self.trace_inner_product(self).sqrt()
+
+
+class CartesianProductEJAElement(FiniteDimensionalEJAElement):
+    def det(self):
+        r"""
+        Compute the determinant of this product-element using the
+        determianants of its factors.
+
+        This result Follows from the spectral decomposition of (say)
+        the pair `(x,y)` in terms of the Jordan frame `\left\{ (c_1,
+        0),(c_2, 0),...,(0,d_1),(0,d_2),... \right\}.
+        """
+        from sage.misc.misc_c import prod
+        return prod( f.det() for f in self.cartesian_factors() )
+
+    def to_matrix(self):
+        # An override is necessary to call our custom _scale().
+        B = self.parent().matrix_basis()
+        W = self.parent().matrix_space()
+
+        # Aaaaand linear combinations don't work in Cartesian
+        # product spaces, even though they provide a method with
+        # that name. This is hidden behind an "if" because the
+        # _scale() function is slow.
+        pairs = zip(B, self.to_vector())
+        return W.sum( _scale(b, alpha) for (b,alpha) in pairs )