Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  ppd.gi   Sprache: unbekannt

 
#############################################################################
##
##  This file is part of recog, a package for the GAP computer algebra system
##  which provides a collection of methods for the constructive recognition
##  of groups.
##
##  This files's authors include Frank Celler.
##
##  Copyright of recog belongs to its developers whose names are too numerous
##  to list here. Please refer to the COPYRIGHT file for details.
##
##  SPDX-License-Identifier: GPL-3.0-or-later
##
##
##  The classical groups recognition.
##
#############################################################################
##
#F  PrimitivePrimeDivisors( <d>, <p> ) . . . . compute the ppds of  <p>^<d>-1
##
## ppds will be the product of all primitive prime divisors counting
## multiplicities of p^d-1 and noppds will be p^d-1/ppds.
##
##  cf. Neumann & Praeger, p 578/579 Procedure Psi(d,q) in
##  ``A Recognition Algorithm for special linear groups"
##  Proc. Lond. Math. Soc. (3) 65, 1992, pp 555-603.
##

PrimitivePrimeDivisors := function(d, q)

    local ddivs, c, a, ppds, noppds;

    if d < 1 or q < 2 then
        return fail;
    fi;
    if d = 1 then
        return rec( ppds := q-1, noppds := 1 );
    fi;

    noppds  := 1; ppds := q^d-1;

    # Throughout the loop ppds * noppds = q^d-1;
    # Eventually ppds will contain the ppds and noppds the others
    ddivs :=  PrimeDivisors(d);
    for c in ddivs do
        a := Gcd( ppds, q^(d/c)-1);
         # all primes in a are not ppds
        while a > 1 do
            noppds := a * noppds;
            ppds := ppds/a;
            a := Gcd(ppds, a);
        od;
    od;

    ## and return as ppds the product of all ppds and as
    ## noppds the quotient p^d-1/ppds
    return rec( ppds  := ppds, noppds := noppds );

end;





#############################################################################
##
#F  PPDIrreducibleFactor( <R>, <f>, <d>, <q> )  . . . .  large factors of <f>
##
##  Let <R> be a ring and <f> a polynomial of degree <d>.
##  This function returns false if <f> does not have an irreducible
##  factor of degree > d/2 and it returns the irreducible factor if it does.

PPDIrreducibleFactor := function ( R, f, d, q )
    local  px,  pow,  i,  cyc,  gcd,  a;

    # handle trivial case
    #if Degree(f) <= 2  then
    #    return false;
    #fi;

    # compute the deriviative
    a := Derivative( f );

    # if the derivative is nonzero then $f / Gcd(f,a)$ is squarefree
    if not IsZero(a)  then

        # compute the gcd of <f> and the derivative <a>
        f := Quotient( R, f, Gcd( R, f, a ) );
        # now f is square free

        # $deg(f) <= d/2$ implies that there is no large factor
        if Degree(f) <= d/2  then
            return false;
        fi;

        # remove small irreducible factors
        px  := X(LeftActingDomain(R));
        pow := PowerMod( px, q, f );
        for i  in [ 1 .. QuoInt(d,2) ]  do

            # next cyclotomic polynomial x^(q^i)-x
            # of course, already reduced mod f
            cyc := pow - px;

            # compute the gcd of <f> and <cyc>
            gcd := Gcd(f, cyc );
            if 0 < Degree(gcd)  then
                f := Quotient( f, gcd );
                # This removes all irreducible factors of degree i from f
                if Degree(f) <= d/2  then
                    return false;
                fi;
            fi;

            # replace <pow> by x^(q^(i+1))
            pow := PowerMod( pow, q, f );
        od;
        # Since all irreducible factors of degree <= d/2 are gone,
        # f must be irreducible itself at this stage.
        return StandardAssociate( R, f );

    # otherwise <f> is the <p>-th power of another polynomial <r>
    else
        return false;
    fi;

end;


# AllPpdsOfElement := function(F,m,p,a)
#     local R,RemovePrimes,c,char,cyc,d,der,div,e,ext,g,gcd,i,pm,pow,px,result;
#     RemovePrimes := function(n,toremove)
#       # This removes all primes occurring in toremove from n
#       local gcd;
#       while true do
#         gcd := Gcd(n,toremove);
#         if IsOne(gcd) then return n; fi;
#         n := n / gcd;
#       od;
#     end;

#     d := Length(m);
#     if IsMatrix(m) then
#         c := CharacteristicPolynomial(F,F,m);
#     else
#         c := m;
#     fi;
#     char := Characteristic(F);

#     # compute the deriviative to make it square free:
#     while true do
#         der := Derivative( c );
#         if not IsZero(der) then break; fi;
#         ext := ShallowCopy(ExtRepNumeratorRatFun(c));
#         for i in [1,3..Length(ext)-1] do
#             ext[i] := [ext[i][1],ext[i][2]/char];
#         od;
#         c := PolynomialByExtRep(FamilyObj(c),ext);
#     od;
#     # compute the gcd of <f> and the derivative <a>
#     R := PolynomialRing(F);
#     c := Quotient( R, c, Gcd( R, c, der ) );
#     # Now c is square free but still contains all irreducible factors
#     # that occurred in the characteristic polynomial

#     # get hold of small irreducible factors
#     px  := Indeterminate(F);
#     pow := PowerMod( px, Size(F), c );
#     result := [];
#     for e  in [ 1 .. QuoInt(d,2) ]  do

#         # next cyclotomic polynomial x^(q^e)-x
#         # of course, already reduced mod c
#         cyc := pow - px;

#         # compute the gcd of <f> and <cyc>
#         gcd := Gcd(c, cyc );
#         #Print("deg c:",Degree(c)," deg gcd:",Degree(gcd)," e=",e,"\n");
#         if 0 < Degree(gcd)  then
#             c := Quotient( R, c, gcd );
#             # This removes all irreducible factors of degree e from c
#             # The product of those that divided c is gcd
#             for div in DivisorsInt(e) do
#               if not div in result then
#                 #Print("Doing ",div," as divisor of ",e,"\n");
#                 pm := PrimitivePrimeDivisors( div*a, p );
#                 ## pm contains two fields, noppds and ppds.
#                 ## ppds is the product of all ppds of p^(ae)-1
#                 ## and noppds is (p^(ae)-1)/ppds.

#                 ## get rid of the non-ppd part
#                 ## g will be x^noppds in F[x]/<gcd>
#                 g := PowerMod( px, RemovePrimes(p^(a*e)-1,pm.ppds), gcd );

#                 if not IsOne(g) then
#                     #Print("g=",g," adding ",div,"\n");
#                     AddSet(result,div);
#                 fi;
#               fi;
#             od;
#         fi;

#         if IsOne(c) then break; fi;

#         # replace <pow> by x^(q^(i+1))
#         pow := PowerMod( pow, Size(F), c );
#     od;
#     if not IsOne(c) then
#       for div in DivisorsInt(Degree(c)) do;
#         if not div in result then
#           # There might be one large degree factor, it is necessarily irred.:
#           pm := PrimitivePrimeDivisors( div*a, p );
#           g := PowerMod( px, RemovePrimes(p^(Degree(c)*a)-1,pm.ppds), c );
#           if not IsOne(g) then
#               AddSet(result,div);
#           fi;
#         fi;
#       od;
#     fi;
#     return result;
# end;

# AllPpdsOfElement2 := function(F,m,p,a)
#     local RemovePrimes,c,char,d,div,e,f,facts,g,gcd,n,pm,px,result;
#     RemovePrimes := function(n,toremove)
#       # This removes all primes occurring in toremove from n
#       local gcd;
#       while true do
#         gcd := Gcd(n,toremove);
#         if IsOne(gcd) then return n; fi;
#         n := n / gcd;
#       od;
#     end;

#     d := Length(m);
#     if IsMatrix(m) then
#         c := CharacteristicPolynomial(F,F,m);
#     else
#         c := m;
#     fi;
#     char := Characteristic(F);
#     facts := Unique(Factors(PolynomialRing(F),c));
#     px := Indeterminate(F);

#     result := [];
#     for f  in facts do
#         e := Degree(f);
#         for div in DivisorsInt(e) do
#             if not div in result then
#                 pm := PrimitivePrimeDivisors( div*a, p );
#                 ## pm contains two fields, noppds and ppds.
#                 ## ppds is the product of all ppds of p^(ae)-1
#                 ## and noppds is (p^(ae)-1)/ppds.

#                 ## get rid of the non-ppd part
#                 ## g will be x^noppds in F[x]/<gcd>
#                 g := PowerMod( px, RemovePrimes(p^(a*e)-1,pm.ppds), f );
#                 if not IsOne(g) then
#                     AddSet(result,div);
#                 fi;
#             fi;
#         od;
#     od;
#     return result;
# end;


#############################################################################
##
#F  IsPpdElement( <F>, <m>, <d>, <p>, <a> )
##
##  This function takes as input:
##
##  <F>  field
##  <m>  a matrix or a characteristic polynomial
##  <d>  degree of <m>
##  <p>  a prime power
##  <a>  an integer
##
##  It tests whether <m> has order divisible by a primitive prime divisor of
##  p^(e*a)-1 for some e with d/2 < e <= d and returns false if this is not
##  the case. If it is the case it returns a list with two entries,
##  the first being e and the second being a boolean islarge, where
##  islarge is true if the order of <m> is divisible by a large ppd of
##  p^(e*a)-1 and false otherwise.
##
##  Note that if q = p^a with p a prime then a call to
##  IsPpdElement( <F>, <m>, <d>, <q>, 1 ) will test whether m is a
##  ppd(d, q; e) element for some e > d/2 and a call to
##  IsPpdElement( <F>, <m>, <d>, <p>, <a> ) will test whether m is a
##  basic ppd(d, q; e) element for some e > d/2.
##
InstallGlobalFunction( IsPpdElement, function( F, m, d, p, a )
    local   c, e,  R,  pm,  g, islarge;

    # compute the characteristic polynomial
    if IsMatrix(m)  then
      c := CharacteristicPolynomial( m );
    else
      c := m;
    fi;

    # try to find a large factor
    R := PolynomialRing(F);
    c := PPDIrreducibleFactor( R, c, d, p^a );

    # return if we failed to find one
    if c = false  then
        return false;
    fi;

    e  := Degree(c);
    ## find the noppds and ppds parts
    pm := PrimitivePrimeDivisors( e*a, p );
    ## pm contains two fields, noppds and ppds.
    ## ppds is the product of all ppds of p^(ae)-1
    ## and noppds is p^(ae)-1/ppds.

    ## get rid of the non-ppd part
    ## g will be x^noppds in F[x]/<c>
    g := PowerMod( Indeterminate(F), pm.noppds, c );

    ## if g is one there is no ppd involved
    if IsOne(g) then
        return false;
    fi;

    ## now we know that <m> is a ppd-element

    ## bug fix 31.Aug.2007 ACN
    if pm.ppds mod (e+1) <> 0 then
        ## we know that all primes dividing pm.ppds are large
        ## and hence we know <m> is a large ppd-element
        islarge := true;
        return [e, islarge];
    fi;


    ## Now we know (e+1) divides pm.ppds and (e+1) has to be
    ## a prime since all ppds are at least (e+1)
    if not IsPrimeInt (e+1) then
         return false;
    fi;

    g := PowerMod( g, e+1, c );
    ## so g := g^(e+1) in F[x]/<c>
    if IsOne(g)  then
        ## (e+1) is the only ppd dividing |<m>| and only once
        islarge := false;
        return [ e, islarge ];
    else
        ## Either another ppd also divides |<m>| and this one is large or
        ## (e+1)^2 divides |<m>| and hence still large
        islarge := true;
        return [ e, islarge  ];
    fi;


end );


#############################################################################
##
#F  PPDIrreducibleFactorD2(  <f>, <d>, <q> )  . . . .  d/2-factors of <f>
##
PPDIrreducibleFactorD2 := function ( f, d, q )

    local i;

    if d mod 2 <> 0 then
        Print( "d must be divisible by 2\n" );
        return false;
    fi;

    f := Factors( f );

    for i in [ 1 .. Length(f) ] do
        if Degree( f[i] ) = d/2 then
            return f[i];
        fi;
    od;

    return false;

end;

#############################################################################
##
#F  IsPpdElementD2( <F>, <m>, <e>, <p>, <a> )
##
##  This function takes as input:
##
##  <F>  field
##  <m>  a matrix or a characteristic polynomial
##  <d>  degree of <m>
##  <p>  a prime power
##  <a>  an integer
##
##  It tests whether <m> has order divisible by a primitive prime divisor
##  of p^(e*a)-1 for e = d/2 and returns false if this is not
##  the case. If it is the case it returns a list with three entries,
##  the first being e=d/2; the second being a boolean islarge, where
##  islarge is true if the order of <m> is divisible by a large ppd of
##  p^(e*a)-1 and false otherwise; and the third is noppds (the first
##  return value of PrimitivePrimeDivisors).
##
##  Note that if q = p^a then a call to
##  IsPpdElement( <F>, <m>, <d>, <q>, 1 ) will test whether m is a
##  ppd(d, q; e) element for e = d/2 and a call to
##  IsPpdElement( <F>, <m>, <d>, <p>, <a> ) will test whether m is a
##   basic ppd(d, q; e) element for e = d/2.
##
InstallGlobalFunction( IsPpdElementD2, function( F, m, e, p, a )
    local   c,  R,  pm,  g, islarge;

    # compute the characteristic polynomial
    if IsMatrix(m)  then
        c := CharacteristicPolynomial( m );
    else
        c := m;
    fi;

    # try to find a large factor
    c := PPDIrreducibleFactorD2(  c, e, p^a );

    # return if we failed to find one
    if c = false  then
        return false;
    fi;

    ## find the nonppds and ppds parts
    pm := PrimitivePrimeDivisors( Degree(c)*a, p );
    ## pm contains two fields, noppds and ppds.
    ## ppds is the product of all ppds of p^(ad/2)-1
    ## and noppds is p^(ad/2)-1/ppds.


    # get rid of the non-ppd part
    g := PowerMod( Indeterminate(F), pm.noppds, c );

    # if it is one there is no ppd involved
    if IsOne(g)  then
        return false;
    fi;
    # now we know that g is a ppd-d/2-element

    # compute the possible gcd with <e>+1
    e   := Degree(c);
    if pm.ppds mod (e+1) <> 0 then
        # we know that all primes dividing pm.ppds are large
        # and hence we know g is a large ppd-element
        islarge := true;
        return [ e, islarge, pm.noppds ];
    fi;

    # Now we know (e+1) divides pm.ppds and (e+1) has to be
    # a prime since all ppds are at least (e+1)
    if not IsPrimeInt(e+1) then
        return false;
    fi;
    g := PowerMod( g, e+1, c );
    if IsOne(g)  then
        # (e+1) is the only ppd dividing |<m>| and only once
        islarge := false;
        return [ e, islarge, pm.noppds ];
    else
        # Either another ppd divides m and this one is large or
        # (e+1)^2 divides |<m>| and hence still large
        islarge := true;
        return [ Degree(c), islarge, pm.noppds ];
    fi;

end);

[ Dauer der Verarbeitung: 0.19 Sekunden  (vorverarbeitet)  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge