]> gitweb.michael.orlitzky.com - sage.d.git/commitdiff
eja: move away from using matrices as our "multiplication table."
authorMichael Orlitzky <michael@orlitzky.com>
Sun, 4 Aug 2019 18:34:34 +0000 (14:34 -0400)
committerMichael Orlitzky <michael@orlitzky.com>
Sun, 4 Aug 2019 18:34:34 +0000 (14:34 -0400)
Instead of passing around a bunch of matrices that can be applied to
vectors to figure out how multiplication works, it's simpler (and
probably faster) to use a two-dimensional array whose (i,j)th entry
contains the answer to "how do we multiply basis elements i and j?"

When we feed these arrays into the EJA constructor, they must contain
vectors: there's no algebra yet, so it's not like we have any algebra
elements to pass in. However, in the long run, it's much more
convenient to have the multiplication table *stored* in terms of
algebra elements; that way we don't have to convert back and forth
every time we want to multiply two algebra elements. The algebra
constructor now performs this conversion and stores a table containing
algebra elements. This makes product_on_basis() a simple table lookup.

mjo/eja/eja_algebra.py
mjo/eja/eja_subalgebra.py

index c76863264539fa75b5f0cbbca68066424f8d6b7f..db1494681d054887781efc14acebd2f73653beb0 100644 (file)
@@ -48,7 +48,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebra(CombinatorialFreeModule):
         """
         self._rank = rank
         self._natural_basis = natural_basis
-        self._multiplication_table = mult_table
+
         if category is None:
             category = FiniteDimensionalAlgebrasWithBasis(field).Unital()
         fda = super(FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebra, self)
@@ -58,6 +58,15 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebra(CombinatorialFreeModule):
                      category=category)
         self.print_options(bracket='')
 
+        # The multiplication table we're given is necessarily in terms
+        # of vectors, because we don't have an algebra yet for
+        # anything to be an element of. However, it's faster in the
+        # long run to have the multiplication table be in terms of
+        # algebra elements. We do this after calling the superclass
+        # constructor so that from_vector() knows what to do.
+        self._multiplication_table = [ map(lambda x: self.from_vector(x), ls)
+                                       for ls in mult_table ]
+
 
     def _element_constructor_(self, elt):
         """
@@ -144,10 +153,7 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebra(CombinatorialFreeModule):
         return fmt.format(self.dimension(), self.base_ring())
 
     def product_on_basis(self, i, j):
-        ei = self.basis()[i]
-        ej = self.basis()[j]
-        Lei = self._multiplication_table[i]
-        return self.from_vector(Lei*ej.to_vector())
+        return self._multiplication_table[i][j]
 
     def _a_regular_element(self):
         """
@@ -241,10 +247,11 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebra(CombinatorialFreeModule):
         # Construct a new algebra over a multivariate polynomial ring...
         names = tuple('X' + str(i) for i in range(1,n+1))
         R = PolynomialRing(self.base_ring(), names)
-        J = FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebra(
-              R,
-              tuple(self._multiplication_table),
-              r)
+        # Hack around the fact that our multiplication table is in terms of
+        # algebra elements but the constructor wants it in terms of vectors.
+        vmt = [ tuple(map(lambda x: x.to_vector(), ls))
+                for ls in self._multiplication_table ]
+        J = FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebra(R, tuple(vmt), r)
 
         idmat = matrix.identity(J.base_ring(), n)
 
@@ -595,16 +602,12 @@ class RealCartesianProductEJA(FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebra):
 
     """
     def __init__(self, n, field=QQ):
-        # The superclass constructor takes a list of matrices, the ith
-        # representing right multiplication by the ith basis element
-        # in the vector space. So if e_1 = (1,0,0), then right
-        # (Hadamard) multiplication of x by e_1 picks out the first
-        # component of x; and likewise for the ith basis element e_i.
-        Qs = [ matrix(field, n, n, lambda k,j: 1*(k == j == i))
-               for i in xrange(n) ]
+        V = VectorSpace(field, n)
+        mult_table = [ [ V.basis()[i]*(i == j) for i in range(n) ]
+                       for j in range(n) ]
 
         fdeja = super(RealCartesianProductEJA, self)
-        return fdeja.__init__(field, Qs, rank=n)
+        return fdeja.__init__(field, mult_table, rank=n)
 
     def inner_product(self, x, y):
         return _usual_ip(x,y)
@@ -775,10 +778,7 @@ def _multiplication_table_from_matrix_basis(basis):
     multiplication on the right is matrix multiplication. Given a basis
     for the underlying matrix space, this function returns a
     multiplication table (obtained by looping through the basis
-    elements) for an algebra of those matrices. A reordered copy
-    of the basis is also returned to work around the fact that
-    the ``span()`` in this function will change the order of the basis
-    from what we think it is, to... something else.
+    elements) for an algebra of those matrices.
     """
     # In S^2, for example, we nominally have four coordinates even
     # though the space is of dimension three only. The vector space V
@@ -790,20 +790,14 @@ def _multiplication_table_from_matrix_basis(basis):
 
     V = VectorSpace(field, dimension**2)
     W = V.span_of_basis( _mat2vec(s) for s in basis )
+    n = len(basis)
+    mult_table = [[W.zero() for i in range(n)] for j in range(n)]
+    for i in range(n):
+        for j in range(n):
+            mat_entry = (basis[i]*basis[j] + basis[j]*basis[i])/2
+            mult_table[i][j] = W.coordinate_vector(_mat2vec(mat_entry))
 
-    Qs = []
-    for s in basis:
-        # Brute force the multiplication-by-s matrix by looping
-        # through all elements of the basis and doing the computation
-        # to find out what the corresponding row should be.
-        Q_cols = []
-        for t in basis:
-            this_col = _mat2vec((s*t + t*s)/2)
-            Q_cols.append(W.coordinates(this_col))
-        Q = matrix.column(field, W.dimension(), Q_cols)
-        Qs.append(Q)
-
-    return Qs
+    return mult_table
 
 
 def _embed_complex_matrix(M):
@@ -1262,24 +1256,27 @@ class JordanSpinEJA(FiniteDimensionalEuclideanJordanAlgebra):
 
     """
     def __init__(self, n, field=QQ):
-        Qs = []
-        id_matrix = matrix.identity(field, n)
-        for i in xrange(n):
-            ei = id_matrix.column(i)
-            Qi = matrix.zero(field, n)
-            Qi.set_row(0, ei)
-            Qi.set_column(0, ei)
-            Qi += matrix.diagonal(n, [ei[0]]*n)
-            # The addition of the diagonal matrix adds an extra ei[0] in the
-            # upper-left corner of the matrix.
-            Qi[0,0] = Qi[0,0] * ~field(2)
-            Qs.append(Qi)
+        V = VectorSpace(field, n)
+        mult_table = [[V.zero() for i in range(n)] for j in range(n)]
+        for i in range(n):
+            for j in range(n):
+                x = V.basis()[i]
+                y = V.basis()[j]
+                x0 = x[0]
+                xbar = x[1:]
+                y0 = y[0]
+                ybar = y[1:]
+                # z = x*y
+                z0 = x.inner_product(y)
+                zbar = y0*xbar + x0*ybar
+                z = V([z0] + zbar.list())
+                mult_table[i][j] = z
 
         # The rank of the spin algebra is two, unless we're in a
         # one-dimensional ambient space (because the rank is bounded by
         # the ambient dimension).
         fdeja = super(JordanSpinEJA, self)
-        return fdeja.__init__(field, Qs, rank=min(n,2))
+        return fdeja.__init__(field, mult_table, rank=min(n,2))
 
     def inner_product(self, x, y):
         return _usual_ip(x,y)
index 95534db842408f08480d012d6464fadf0c3e7fd4..22fa870fb551624f9b9c47f181cd8aa023944cb6 100644 (file)
@@ -99,25 +99,12 @@ class FiniteDimensionalEuclideanJordanElementSubalgebra(FiniteDimensionalEuclide
         # matrix for the successive basis elements b0, b1,... of
         # that subspace.
         field = superalgebra.base_ring()
-        mult_table = []
-        for b_right in superalgebra_basis:
-                b_right_cols = []
-                # The first column of the left-multiplication matrix by
-                # b1 is what we get if we apply that matrix to b1. The
-                # second column of the left-multiplication matrix by b1
-                # is what we get when we apply that matrix to b2...
-                for b_left in superalgebra_basis:
-                    # Multiply in the original EJA, but then get the
-                    # coordinates from the subalgebra in terms of its
-                    # basis.
-                    this_col = W.coordinates((b_left*b_right).to_vector())
-                    b_right_cols.append(this_col)
-                b_right_matrix = matrix.column(field, b_right_cols)
-                mult_table.append(b_right_matrix)
-
-        for m in mult_table:
-            m.set_immutable()
-        mult_table = tuple(mult_table)
+        n = len(superalgebra_basis)
+        mult_table = [[W.zero() for i in range(n)] for j in range(n)]
+        for i in range(n):
+            for j in range(n):
+                product = superalgebra_basis[i]*superalgebra_basis[j]
+                mult_table[i][j] = W.coordinate_vector(product.to_vector())
 
         # TODO: We'll have to redo this and make it unique again...
         prefix = 'f'