Updated testsuite with an expected GCL error in to_poly_share
[maxima.git] / tests / rtest_algsys.mac
blobad44646380a79ed6537572464b32c32f458aa3f7
1 /*************** -*- Mode: MACSYMA; Package: MAXIMA -*-  ******************/
3 (kill(all), done);
4 done;
6 /* Examples from Beyer (1984), an early paper on algsys, which references
7    an internal General Motors report by Morgan (1981).  Morgan (1983) has
8    the same title and contains some of the problems.
10    Beyer, William A., Solution of Simultaneous Polynomial Equations by
11    Elimination in MACSYMA, Proceedings of the 1984 MACSYMA Users' Conference,
12    p 110-120
14    Morgan, Alexander P., A Method for Computing All Solutions to Systems of
15    Polynomials Equations, ACM Transactions on Mathematical Software,
16    9:1-17 (1983)
17  */
19 /* Beyer example 1, p117 */
20 algsys([x^2+x*y-1,y^2+x-5],[x,y]);
21 [[x = -3.174087266251113,y = 2.859036144578313],
22  [x = 2.152189020152884,y = -1.687545787545788],
23  [x = 0.3937104979189148,y = 2.146226811046756],
24  [x = -0.3718122830843519,y = -2.317717206132879]];
26 /* Beyer example 2, p117,  Morgan problem 1 */
27 algsys([4*x^3-3*x-y,x^2-y],[x,y]);
28 [[x = 1,y = 1],[x = -3/4,y = 9/16],[x = 0,y = 0]];
30 /* Beyer example 3, p117, Morgan problem 2 */
31 algsys([4*(x+y),4*(x+y)+(x-y)*((x-2)^2+y^2-1)],[x,y]);
32 [[x = -((sqrt(2)*%i-2)/2), y =   (sqrt(2)*%i-2)/2],
33  [x =   (sqrt(2)*%i+2)/2,  y = -((sqrt(2)*%i+2)/2)],
34  [x = 0,y = 0]];
36 /* Beyer example 4, p117. Don't understand notation in paper */
38 /* Beyer example 5, p118.  2 real and 6 complex solutions */
39 algsys([
40  x^2+2*y^2-4,
41  x^2+y^2+z-8,
42  (x-1)^2+(2*y-sqrt(2))^2+(z-5)^2-4],
43  [x,y,z]);
44 [[x = 0, y = sqrt(2), z = 6],
45  [x = 2.998824877038494 - 0.879551236563151*%i,
46   y = (- 1.656382492469821*%i) - 0.796198988104073,
47   z = 2.637620128835544*%i + 1.890329867297412],
48  [x = 0.879551236563151*%i + 2.998824877038494,
49   y = 1.656382492469821*%i - 0.7961989881040729,
50   z = 1.890329867297412 - 2.637620128835543*%i],
51  [x = (- 1.511881394988993*%i) - 2.77266624385368,
52   y = 1.573386231515891*%i - 1.332140330399878,
53   z = 3.299053626354102 - 4.191942508596404*%i],
54  [x = 1.511881394988993*%i - 2.77266624385368,
55   y = (- 1.573386231515895*%i) - 1.332140330399874,
56   z = 4.191942508596393*%i + 3.299053626354096],
57  [x = (- 1.06051780109088*%i) - 1.226158633184815,
58   y = 1.421232537317398 - 0.4574772330741239*%i,
59   z = 5.81061650634849 - 1.30036305745376*%i],
60  [x = 1.06051780109088*%i - 1.226158633184815,
61   y = 0.4574772330741241*%i + 1.421232537317397,
62   z = 1.300363057453758*%i + 5.810616506348491],
63  [x = 2, y = 0, z = 4]];
65 /* Beyer example 6, p118 */
66 block([%rnum:0],
67   algsys([x+10*y,z+w,(z-2*z)^2,(z-w)^2],[w,x,y,z]));
68 [[w = 0, x = %r1 , y = -(%r1/10), z = 0]];
70 /* Beyer example 7, p118.  Supposed to be two real solutions.
71    This solution seems correct.  Typo in paper? */
72 algsys([
73  x+y+z+w-1,
74  x+y-z+w-3,
75  x^2+y^2+z^2+w^2-4,
76  (x-1)^2+y^2+z^2+w^2],
77  [w,x,y,z]);
78 [[w = -((3^(3/2)*%i+1)/4), x = 5/2, y =   (3^(3/2)*%i-1)/4,  z = -1],
79  [w =   (3^(3/2)*%i-1)/4,  x = 5/2, y = -((3^(3/2)*%i+1)/4), z = -1]];
81 /* Check Beyer example 7. Preprocess with poly_reduced_grobner(). OK */
82 algsys([z+1,2*x-5,4*y^2+2*y+7,2*y+2*w+1],[w,x,y,z]);
83 [[w = -((3^(3/2)*%i+1)/4), x = 5/2, y =   (3^(3/2)*%i-1)/4,  z = -1],
84  [w =   (3^(3/2)*%i-1)/4,  x = 5/2, y = -((3^(3/2)*%i+1)/4), z = -1]];
86 /* Beyer example 8, p118. Two real solutions */
87 algsys([
88  x1^2+x2^2+x3^2+x4-6,
89  x1+x2+x5+x6-1,
90  x1+3*x3+x6-3,
91  x1+x2+x4-2,
92  2*x3+x6,
93  x5+x6],
94  [x1,x2,x3,x4,x5,x6]);
95 [[x1 = 1,  x2 = 0,   x3 = 2,  x4 = 1, x5 = 4,   x6 = -4],
96  [x1 = 5/3,x2 = -2/3,x3 = 4/3,x4 = 1, x5 = 8/3, x6 = -8/3]];
98 /* Beyer example 9, p118. Morgan problem 4
99    Three real and two complex solutions */
100 algsys(
101  [x1+x1+x2+x3+x4+x5-6=0,
102   x2+x1+x2+x3+x4+x5-6=0,
103   x3+x1+x2+x3+x4+x5-6=0,
104   x4+x1+x2+x3+x4+x5-6=0,
105   x1*x2*x3*x4*x5-1=0],
106  [x1,x2,x3,x4,x5]);
107 [[x1 = 0.916354556803995,
108   x2 = 0.916354556803995,
109   x3 = 0.916354556803995,
110   x4 = 0.916354556803995,
111   x5 = 1.418227215980025],
112  [x1 = -0.5790430889759374,
113   x2 = -0.5790430889759374,
114   x3 = -0.5790430889759374,
115   x4 = -0.5790430889759374,
116   x5 = 8.895215311004785],
117  [x1 = (-0.6100917318163317*%i)-0.06865574701986676,
118   x2 = (-0.6100917318163317*%i)-0.06865574701986676,
119   x3 = (-0.6100917318163317*%i)-0.06865574701986676,
120   x4 = (-0.6100917318163317*%i)-0.06865574701986676,
121   x5 = 3.050458659081659*%i+6.343278735099334],
122  [x1 = 0.6100917318163317*%i-0.06865574701986676,
123   x2 = 0.6100917318163318*%i-0.06865574701986678,
124   x3 = 0.6100917318163317*%i-0.06865574701986676,
125   x4 = 0.6100917318163317*%i-0.06865574701986676,
126   x5 = 6.343278735099333-3.050458659081658*%i],
127  [x1 = 1, x2 = 1, x3 = 1, x4 = 1, x5 = 1]];
129 /* Beyer example 10, p118. 4 real one-parameter solutions */
130 block([%rnum:0],
131   algsys([x^2+y^2-1,x^2+y^2+z^2-5=0],[x,y,z]));
132 [[x = %r1, y = -sqrt(1-%r1^2), z =  2],
133  [x = %r2, y =  sqrt(1-%r2^2), z =  2],
134  [x = %r3, y = -sqrt(1-%r3^2), z = -2],
135  [x = %r4, y =  sqrt(1-%r4^2), z = -2]];
137 /* Morgan problem 3.  Single solution (0,0,0,0) */
138 algsys([x+10*y,sqrt(5)*(z-w),(y-2*z)^2,sqrt(10)*(x-w)^2],[w,x,y,z]);
139 [[w = 0, x = 0, y = 0, z = 0]];
141 /* SF bug #3208 Can't solve this simple equation */
142 algsys([x^2+y^2=1,(x-2)^2+(y-3)^2=9],[x,y]);
143 [[x = -((3^(5/2)-10)/26),y = (2*3^(3/2)+15)/26],
144  [x = (3^(5/2)+10)/26,y = -((2*3^(3/2)-15)/26)]];
146 /* Reduced from SF bug #3208 above */
147 algsys([676*y^2-20*3^(5/2)-333,676*y^2-4056*y+28*3^(7/2)+2007],[y]);
148 [[y = (2*3^(3/2)+15)/26]];
150 /* Reduced from SF bug #3208 above */
151 algsys([676*y^2+20*3^(5/2)-333,676*y^2-4056*y-28*3^(7/2)+2007],[y]);
152 [[y = -((2*3^(3/2)-15)/26)]];
154 /* from example(solve) */
155 algsys([4*x^2-y^2=12,x*y-x=2],[x,y]);
156 [[x = 2, y = 2],
157  [x = 0.5202594388652008*%i - 0.1331240357358706,
158   y = 0.07678378523787788 - 3.608003221870287*%i],
159  [x = -0.5202594388652008*%i - 0.1331240357358706,
160   y = 3.608003221870287*%i + 0.07678378523787788],
161  [x = -1.733751846381093, y = -0.1535675710019696]];
163 /* failures from example(algsys) during testing */
164 block( [
165      %rnum:0,
166      f1:2*x*(1-l1)-2*(x-1)*l2,
167      f2:l2-l1,
168      f3:l1*(1-x**2-y),
169      f4:l2*(y-(x-1)**2)
170    ],
171    algsys([f1,f2,f3,f4],[x,y,l1,l2]));
172 [[x = 0, y = %r1, l1 = 0, l2 = 0],
173  [x = 1, y = 0,   l1 = 1, l2 = 1]];
175 block( [
176    f1:x**2-y**2,
177    f2:x**2-x+2*y**2-y-1
178  ],
179  algsys([f1,f2],[x,y]));
180 [[x = -(1/sqrt(3)), y =   1/sqrt(3)],
181  [x =   1/sqrt(3),  y = -(1/sqrt(3))],
182  [x = -(1/3),y = -(1/3)],
183  [x = 1,y = 1]];
185 /* failure in example(charpoly) during testing */
186  algsys([x2-2*x1=0,x2^2+x1^2=1],[x1,x2]);
187  [[x1 = -(1/sqrt(5)), x2 = -(2/sqrt(5))],
188   [x1 =   1/sqrt(5),  x2 =   2/sqrt(5)]];
190 block( [%rnum:0],
191   algsys([g526+((sqrt(a^2+4)-a)/2+a)*g525,
192           ((sqrt(a^2+4)-a)*g526)/2+g525],
193          [g525,g526]));
194 [[g525 = %r1,g526 = -((%r1*sqrt(a^2+4)+%r1*a)/2)]];
196 block( [%rnum:0],
197   algsys([g625+(a-(sqrt(a^2+4)+a)/2)*g624,
198            g624-((sqrt(a^2+4)+a)*g625)/2],
199            [g624,g625]));
200 [[g624 = %r1,g625 = (%r1*sqrt(a^2+4)-%r1*a)/2]];
202 /* Working example from bug #3150 */
203 algsys([x^2+y^2=1, x^2+(y-3)^2=9],[x,y]);
204 [[x = -sqrt(35)/6,y = 1/6],
205  [x = sqrt(35)/6,y = 1/6]];
207 /* Working example from bug #2736 */
208 algsys([x^2+y^2=1,(x-2)^2+(y-3)^2=10],[x,y]);
209 [[x = 1,y = 0],[x = -5/13,y = 12/13]];
211 /* bug #1106 only found 4 roots (of 6)
212    Now crash with heap exhausted
213  */
215 block( [
216   p1:-x*y^3+y^2+x^4-9*x/8,
217   p2:y^4-x^3*y-9*y/8+x^2],
218   algsys([p1,p2],[x,y]));
219 [[x = 1/2,y = 1],
220  [x = 9/8,y = 9/8],
221  [x = 1,y = 1/2],
222  [x = 0,y = 0]]
223  */
225 /* Above can be solved with
226    load(grobner)$
227    eqs:poly_reduced_grobner([p1,p2],[x,y])$
228    algsys(eqs,[x,y]);
229  */
230 algsys([-200704*y^8+437832*y^5-263633*y^2+53010*x,
231         4096*y^10-10440*y^7+7073*y^4-729*y],[x,y]);
232 [[x = 0, y = 0],
233  [x = 1, y = 1/2],
234  [x = 9/8, y = 9/8],
235  [x = 1/2, y = 1],
236  [x = (sqrt(3)*%i-1)/4,     y = -((sqrt(3)*%i+1)/2)],
237  [x = -((sqrt(3)*%i+1)/4),  y = (sqrt(3)*%i-1)/2],
238  [x = (3^(5/2)*%i-9)/16,    y = -((3^(5/2)*%i+9)/16)],
239  [x = -((3^(5/2)*%i+9)/16), y = (3^(5/2)*%i-9)/16],
240  [x = (sqrt(3)*%i-1)/2,     y = -((sqrt(3)*%i+1)/4)],
241  [x = -((sqrt(3)*%i+1)/2),  y = (sqrt(3)*%i-1)/4]];
243 /* bug #1266 no solution found */
244 algsys([x^2+x+1=0,x^2*y+1=0],[x,y]);
245 [[x =   (sqrt(3)*%i-1)/2,  y = -((sqrt(3)*%i-1)/2)],
246  [x = -((sqrt(3)*%i+1)/2), y =   (sqrt(3)*%i+1)/2]];
248 /* bug #1302 no solution found.  Also bug #1469 */
249 algsys([(x-x0)^2+(y-y0)^2=r^2,(x-x1)^2+(y-y1)^2=r^2],[x,y]);
250 []; /* wrong, but at least it returns */
252 /* bug #1369 algsys hangs */
254 eq1 : a*x + c*y + d*y^2/2 = 0;
255 eq2 : b*x + e*x^2 + f*y - g*y^3 = h;
256 algsys([eq1,eq2],[x,y]);
259 /* bug #1370 Can solve [F=0,F-G=0] but not [F,G]
260    there are some work arounds in the report
261  */
262 F:2*x^3*y^2+2*a*x^2*y^2+3*x^2*y+2*a*x*y+x+1;
263 2*x^3*y^2+2*a*x^2*y^2+3*x^2*y+2*a*x*y+x+1;
264 G:x^3*y^2+2*a*x^2*y^2+a^2*x*y^2+x^2*y+2*a*x*y+a^2*y+1;
265 x^3*y^2+2*a*x^2*y^2+a^2*x*y^2+x^2*y+2*a*x*y+a^2*y+1;
266 /* FIXME:  Testsuite issue.  Can't match form of solution
267 algsys([F=0,F-G=0],[x,y]);
268 [[x = -(((-a^3)+sqrt(a^2-4*a)*(a^2-2*a)+4*a^2)/(2*sqrt(a^2-4*a))),
269   y = -(1/(a*sqrt(a^2-4*a)))],
270  [x = -((a^3+sqrt(a^2-4*a)*(a^2-2*a)-4*a^2)/(2*sqrt(a^2-4*a))),
271   y = 1/(a*sqrt(a^2-4*a))]];
274 /* hangs
275 algsys([F=0,G=0],[x,y]);
277  */
279 /* Can solve with 
280    eqs:poly_reduced_grobner([F,G],[x,y])
281    algsys:(eqs,[x,y]);
282  */
283 /* FIXME:  Testsuite issue.  Can't match form of solution
284 algsys([(a^4-4*a^3)*y^2-1,(a^4-4*a^3)*y+2*x+a^2-2*a],[x,y]);
285 [[x = -((a*sqrt(a^2-4*a)+a^2-2*a)/2), y =   sqrt(a^2-4*a)/(a^3-4*a^2)],
286  [x =   (a*sqrt(a^2-4*a)-a^2+2*a)/2,  y = -(sqrt(a^2-4*a)/(a^3-4*a^2))]];
289 /* Bug #1647 */
290 algsys([x^2+y^2-d^2, (x-h)^2+(y-k)^2-s^2], [x,y]);
291 [];  /* no solution found, but at least it returns */
294   Here is a workaround
295   load(grobner);
296   [x^2+y^2-d^2, (x-h)^2+(y-k)^2-s^2];
297   poly_reduced_grobner(%, [x,y]);
298   algsys(%, [x,y]);
299  */
300 /* FIXME:  Testsuite issue.  Can't match form of solution 
301 algsys([2*k*y+2*h*x+s^2-k^2-h^2-d^2,
302         (4*k^2+4*h^2)*y^2+(k*(4*s^2-4*d^2)-4*k^3-4*h^2*k)*y+s^4-2*d^2*s^2
303           +h^2*((-2*s^2)+2*k^2-2*d^2)+k^2*(2*d^2-2*s^2)+k^4+h^4+d^4],[x,y]);
304 [[x = -(((k*sqrt((-s^4)+(2*k^2+2*h^2+2*d^2)*s^2-k^4+(2*d^2-2*h^2)*k^2-h^4
305                            +2*d^2*h^2-d^4)
306           +h*s^2-(h*k^2)-h^3-(d^2*h))
307           /(2*k^2+2*h^2))),
308   y = (h*sqrt((-s^2)+2*d*s+k^2+h^2-d^2)*sqrt(s^2+2*d*s-k^2-h^2+d^2)
309           -k*s^2+k^3+(h^2+d^2)*k)
310           /(2*k^2+2*h^2)],
311  [x = (k*sqrt((-s^4)+(2*k^2+2*h^2+2*d^2)*s^2-k^4+(2*d^2-2*h^2)*k^2-h^4
312                           +2*d^2*h^2-d^4)
313           -h*s^2+h*k^2+h^3+d^2*h)
314           /(2*k^2+2*h^2),
315   y = -(((h*sqrt((-s^2)+2*d*s+k^2+h^2-d^2)*sqrt(s^2+2*d*s-k^2-h^2+d^2)
316           +k*s^2-k^3+((-h^2)-d^2)*k)
317           /(2*k^2+2*h^2)))]];
318  */
320 /* SF bug #3210 ALGSYS does not return (regression)
321  *   also #3212 ALGSYS throws error
323  * Note: %nrum is the counter for the %r variables introduced
324  *       by algsys.  Set it to 0 for reproducible results
325  */
326 block([%rnum:0], algsys([
327  4*y*(y^2-28),
328  8*y*(y^2-28)*z,
329  -16*y*(y^2-23)*z,
330  8*y*(y^2-10)*z,
331  32*y*(z-y),
332  32*y*(z+y),
333  4*y*(y^2-28),
334  8*y*(y^2-28)*z,
335  -16*y*(y^2-23)*z,
336  8*y*(y^2-10)*z,
337  y*((4*y^2-112)*z^2-8*y^4+(185-4*x^2)*y^2),
338  -2*y*((4*y^2-92)*z^2-2*y^4+(21-4*x^2)*y^2),
339  y*((4*y^2-40)*z^2+(1-4*x^2)*y^2)],
340 [x,y,z]));
341 [[x=%r1,y=0,z=%r2]];
343 block([%rnum:0], algsys([
344   -8*a*z,
345   -3*(y-1)*y*z,-3*z*(z+y-1)*(z+y),
346   2*(y-1)*y*z*(6*y*z-3*z-4*b*y^2-2*y^2+4*b*y+2*y),
347   -8*a*z,
348   -3*(y-1)*y*z,
349   -4*z*((w^2-2*v*w+v^2+2*b-2*a)*z+8*a*y-4*a),
350   -2*(y-1)*y*z*((6*y-3)*z+((-4*b)-2)*y^2+(4*b+2)*y),
351   4*z
352    *((2*w^2-4*v*w+2*v^2+2*b-1)*z^2
353     +(((-2*w^2)+4*v*w-2*v^2-8*b+8*a-2)*y+(2*w+2*v-2)*x-4*v*w+4*b-4*a+2)
354      *z-12*a*y^2+12*a*y-2*a),
355   -z*(((4*w^2-8*v*w+4*v^2+14)*y^2+(((-8*w)-8*v+8)*x+16*v*w-18)*y+4*x^2
356                                  -8*x+3)
357      *z^2
358      +(((-32*b)-16)*y^3+(48*b+24)*y^2+((-16*b)-8)*y)*z+(8*b-8*a+4)*y^4
359      +((-16*b)+16*a-8)*y^3+(8*b-8*a+4)*y^2),
360   -z*((4*w^2-8*v*w+4*v^2-1)*z^3+(((-16*w^2)+32*v*w-16*v^2-32*b)*y
361                                 +(16*w+16*v-16)*x-32*v*w+16*b+8)
362                                 *z^2
363                                +((4*w^2-8*v*w+4*v^2+48*b-48*a+20)*y^2
364                                 +(((-8*w)-8*v+8)*x+16*v*w-48*b+48*a-24)
365                                  *y+4*x^2-8*x+8*b-8*a+4)
366                                 *z+32*a*y^3-48*a*y^2+16*a*y),
367   -2*z
368     *(((4*w^2-8*v*w+4*v^2+2)*y+((-4*w)-4*v+4)*x+8*v*w-3)*z^3
369      +(((-4*w^2)+8*v*w-4*v^2-24*b-8)*y^2
370       +((8*w+8*v-8)*x-16*v*w+24*b+12)*y-4*x^2+8*x-4*b-2)
371       *z^2+((16*b-16*a+8)*y^3+((-24*b)+24*a-12)*y^2+(8*b-8*a+4)*y)*z
372      +4*a*y^4-8*a*y^3+4*a*y^2)],
373 [v,w,x,y,z]));
374 [[v=%r1,w=%r2,x=%r3,y=%r4,z=0]];
376 /* Test problems distilled from share/contrib/diffequations tests
378    The odelin method for linear second order ODEs calls algys.
379    Changes to algsys capability change the odelin results.
380    A number of tests below were obtained by tracing algsys
381    while solving ODES with odelin (or contrib_ode).
382  */
384 /* Solved by odelin for Kamke ODE 2.265.  New solution 2016-09 */
385  algsys(
386  [y = -1,
387   z = 1,
388   (-w^2)+2*v*w-v^2+5,2*((w+v-1)*x+4*w^2-10*v*w+4*v^2-22),
389   (-x^2)-(12*w+12*v-12)*x+((-2*w)-2*v+2)*x+2*x-26*w^2+80*v*w-26*v^2+161,
390   (-4*x^2)+((-8*w)-8*v+8)*x+8*x-4*w^2+24*v*w-4*v^2+48,
391   2*(3*x^2+(13*w+13*v-13)*x+(6*w+6*v-6)*x-6*x+22*w^2-82*v*w+22*v^2-157),
392   -2*((-6*x^2)-(12*w+12*v-12)*x+((-4*w)-4*v+4)*x+12*x-10*w^2+52*v*w
393      -10*v^2+100),
394   (-13*x^2)-(24*w+24*v-24)*x+((-26*w)-26*v+26)*x+26*x-41*w^2+182*v*w
395      -41*v^2+344],
396  [v,w,x,y,z]);
397 [[v =   (sqrt(5)+5)/2,  w = -((sqrt(5)-5)/2), x = 3,  y = -1, z = 1],
398  [v = -((sqrt(5)-5)/2), w =   (sqrt(5)+5)/2,  x = 3,  y = -1, z = 1],
399  [v =   (sqrt(5)-3)/2,  w = -((sqrt(5)+3)/2), x = -1, y = -1, z = 1],
400  [v = -((sqrt(5)+3)/2), w =   (sqrt(5)-3)/2,  x = -1, y = -1, z = 1],
401  [v =   (sqrt(5)+1)/2,  w = -((sqrt(5)-1)/2), x = 3,  y = -1, z = 1],
402  [v = -((sqrt(5)-1)/2), w =   (sqrt(5)+1)/2,  x = 3,  y = -1, z = 1],
403  [v =   (sqrt(5)+1)/2,  w = -((sqrt(5)-1)/2), x = -1, y = -1, z = 1],
404  [v = -((sqrt(5)-1)/2), w =   (sqrt(5)+1)/2,  x = -1, y = -1, z = 1]];
406 /* Solved by odelin for Murphy ODE 1.182.  New solution 2016-10 */
407 /* FIXME:  Testsuite issue.  Can't match form of solution 
408 algsys(
409  [x = -2*sqrt(-a1*a3),
410   4*sqrt(-a1*a3)*((-4*a1*a3*(2*y-z))-4*a0*a3*sqrt(-a1*a3)),
411   8*(-a1*a3)^(3/2)*(z^2-2*z-a2^2+2*a2)],
412   [x,y,z]);
413 [[x = -2*sqrt(-a1*a3),
414   y = -((a0*sqrt(-a1*a3)+a1*a2-2*a1)/(2*a1)),
415   z = 2-a2],
416  [x = -2*sqrt(-a1*a3),
417   y = -((a0*sqrt(-a1*a3)-a1*a2)/(2*a1)),
418   z = a2]];
419  */
421 /* Solved by odelin for Kamke ODE 1.105.  New solution 2016-10 */
422 /* FIXME:  Testsuite issue.  Can't match form of solution
423 algsys(
424  [4*sqrt(-a*c)*((-4*a*c*(2*y-z))-4*a*sqrt(-a*c)*d),
425   8*(-a*c)^(3/2)*(z^2-2*z-b^2+2*b)],
426  [y,z]);
427 [[y = -((sqrt(-a*c)*d+(b-2)*c)/(2*c)), z = 2-b],
428  [y = -((sqrt(-a*c)*d-b*c)/(2*c)),     z = b]];
429  */
431 /* Solved by odelin for Kamke ODE 1.291.  New solution 2016-10 */
432 algsys([
433  -2*(18*y^2-36*x*y+18*x^2-5),
434  (72*y+72*x-72)*z+72*y^2-288*x*y+72*x^2+69,
435  (-36*z^2)-(144*y+144*x-144)*z+72*z-36*y^2+360*x*y-36*x^2-203,
436  72*z^2-((-72*y)-72*x+72)*z-144*z-144*x*y+159,(-36*z^2)+72*z-35],
437  [x,y,z]);
438 [[x =   (sqrt(10)-3)/12,   y = -((sqrt(10)+3)/12),  z = 5/6],
439  [x = -((sqrt(10)+3)/12),  y =   (sqrt(10)-3)/12,   z = 5/6],
440  [x =   (sqrt(10)+13)/12,  y = -((sqrt(10)-13)/12), z = 5/6],
441  [x = -((sqrt(10)-13)/12), y =   (sqrt(10)+13)/12,  z = 5/6],
442  [x =   (sqrt(10)+15)/12,  y = -((sqrt(10)-15)/12), z = 7/6],
443  [x = -((sqrt(10)-15)/12), y =   (sqrt(10)+15)/12,  z = 7/6],
444  [x =   (sqrt(10)-1)/12,   y = -((sqrt(10)+1)/12),  z = 7/6],
445  [x = -((sqrt(10)+1)/12),  y =   (sqrt(10)-1)/12,   z = 7/6]];
447 /* SF bug #2038
448    solve(eqs,[x,y]) gives correct solution
449    solve(subst(sqrt(3),q,eqs),[x,y]) yields []!
451 algsys(eqs:[y^2+x^2-(400-400/(2/q+1))^2=0,
452        (-y-400/(2/q+1)+400)^2+x^2-640000/(2/q+1)^2=0],[x,y]);
453 [[x = -(400*q*sqrt(-((q-2)/(q+2)))), y = -((400*q^2-800)/(q+2))],
454  [x =   400*q*sqrt(-((q-2)/(q+2))),  y = -((400*q^2-800)/(q+2))]];
456 algsys(subst(q=sqrt(3),eqs),[x,y]);
457 [[x = 1200-800*sqrt(3),y = 400*sqrt(3)-800],
458  [x = 800*sqrt(3)-1200,y = 400*sqrt(3)-800]];
460 algsys(subst(q=1-sqrt(3),eqs),[x,y]);
461 [[x = -((25*2^(9/2))/3^(1/4)), y = 800/sqrt(3)],
462  [x =   (25*2^(9/2))/3^(1/4),  y = 800/sqrt(3)]];
464 /* SF bug #2736 (in comments)
465    Solving with p=1/(1-cos(1)) gave incorrect solution */
466 eqs:[x*y=p,x-y=3]$
467 [x*y = p,x-y = 3];
469 algsys(subst(p=1/(1-cos(1)),eqs),[x,y])$
470 [[x =   -((sqrt(9*cos(1)^2-22*cos(1)+13)-3*cos(1)+3)/(2*cos(1)-2)),
471   y =   -((sqrt(9*cos(1)^2-22*cos(1)+13)+3*cos(1)-3)/(2*cos(1)-2))],
472  [x =     (sqrt(9*cos(1)^2-22*cos(1)+13)+3*cos(1)-3)/(2*cos(1)-2),
473   y =     (sqrt(9*cos(1)^2-22*cos(1)+13)-3*cos(1)+3)/(2*cos(1)-2)]];
475 float(%)$
476 [[x =  3.603649840080336, y =  0.603649840080336],
477  [x = -0.603649840080336, y = -3.603649840080336]];
479 float(algsys(subst(p=float(1/(1-cos(1))),eqs),[x,y]))$
480 [[x = -0.6036497963666444,y = -3.603649796366644],
481  [x =  3.603649796366644, y =  0.6036497963666444]];
483 /* SF bug 2059 - variable order dependent
484    No solution found for certain solution variable orders
485  */
486 (eqs:[z-a=%i*b,z+a=c,a*z+3*(a-z)=13-12*%i,3*(z-a)+a*z=12*%i+13],
487 algsys(eqs,[a,b,c,z]));
488 [[a = (-2*%i)-3, b = 4, c = -6, z = 2*%i-3],
489  [a = 3-2*%i,    b = 4, c =  6, z = 2*%i+3]];
491 /* Count the number of solutions for each permutation of variable */
492 map(length,
493   map(lambda([u],algsys(eqs,u)), listify(permutations([a,b,c,z]))));
494 [2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2];
496 /* SF bug #453 algsys fails in simple case */
497 algsys([v^2-2*v+u^2+10*u+1,v^2-10*v+u^2+2*u+1],[v,u]);
498 [[v = -((sqrt(34)-6)/2), u =   (sqrt(2)*sqrt(17)-6)/2],
499  [v =   (sqrt(34)+6)/2,  u = -((sqrt(2)*sqrt(17)+6)/2)]];
501 algsys([2*v^2-12*v+1,v^2-2*v+u^2+10*u+1],[v,u]);
503 [[v = -((sqrt(2)*sqrt(17)-6)/2), u = -((sqrt(34)+14)/2)],
504  [v =   (sqrt(2)*sqrt(17)+6)/2,  u =   (sqrt(34)-14)/2],
505  [v =   (sqrt(2)*sqrt(17)+6)/2,  u = -((sqrt(34)+6)/2)],
506  [v = -((sqrt(2)*sqrt(17)-6)/2), u =   (sqrt(34)-6)/2]];
508 /* Solved by odelin for Kamke ODE 2.184. */
509 algsys(
510 [w^2-a^2*w,2*w*x-2*a^2*x,
511  w*(2*y+2*a*c+b^2)-3*a^2*y+x^2-2*a*b*x+A*a^2,
512  w*(2*z+4*b*c)-4*a^2*z+2*x*y-4*a*b*y+2*A*a*b,
513  x*(2*z+2*b*c)-6*a*b*z+y^2+((-2*a*c)-b^2)*y+3*c^2*w+2*A*a*c+A*b^2,
514  2*y*z+((-4*a*c)-2*b^2)*z+2*c^2*x+2*A*b*c,z^2-2*b*c*z+c^2*y+A*c^2],
515  [w,x,y,z]);
516 [[w = a^2,
517   x = -((a*sqrt((-4*a*c)+b^2-4*A)-3*a*b)/2),
518   y = -((b*sqrt((-4*a*c)+b^2-4*A)-2*a*c-b^2)/2),
519   z = -((c*sqrt((-4*a*c)+b^2-4*A)-b*c)/2)],
520  [w = a^2,
521   x = (a*sqrt((-4*a*c)+b^2-4*A)+3*a*b)/2,
522   y = (b*sqrt((-4*a*c)+b^2-4*A)+2*a*c+b^2)/2,
523   z = (c*sqrt((-4*a*c)+b^2-4*A)+b*c)/2]];
525 /* Solved by odelin for Kamke ODE 2.119. */
526  algsys([x^2-x-b^2-b,2*x*y-2*y,y^2],[x,y]);
527 [[x = -b, y = 0], [x = b+1, y = 0]];
529 /* Solved by odelin for Kamke ODE 2.331. */
530 algsys([x^2-16*x+48,2*x*y-32*y-192,y^2+64*y+64*x+192],[x,y]);
531 [[x = 12,y = -24],[x = 4,y = -8]];
533 /* Solved by odelin for Kamke ODE 2.382. */
534 algsys([
535  w^2-w,
536  2*w*x-2*x,w*(2*y+b^2+4*a*b+a^2)-3*y+x^2+(2*b+2*a)*x-c,
537  w*(2*z-4*a*b^2-4*a^2*b)-4*z+2*x*y+(4*b+4*a)*y+(2*b+2*a)*c,
538  x*(2*z-2*a*b^2-2*a^2*b)+(6*b+6*a)*z+y^2+((-b^2)-4*a*b-a^2)*y
539    +3*a^2*b^2*w+((-b^2)-4*a*b-a^2)*c,
540  2*y*z+((-2*b^2)-8*a*b-2*a^2)*z+2*a^2*b^2*x+(2*a*b^2+2*a^2*b)*c,
541  z^2+(2*a*b^2+2*a^2*b)*z+a^2*b^2*y-a^2*b^2*c],
542 [w,x,y,z]);
543 [[w = 1,
544  x = -((sqrt(4*c+b^2-(2*a*b)+a^2)+3*b+3*a)/2),
545  y = ((b+a)*sqrt(4*c+b^2-(2*a)*b+a^2)+b^2+4*a*b+a^2)/2,
546  z = -((a*b*sqrt(4*c+b^2-(2*a*b)+a^2)+a*b^2+a^2*b)/2)],
547 [w = 1,
548  x = (sqrt(4*c+b^2-(2*a*b)+a^2)-3*b-3*a)/2,
549  y = -(((b+a)*sqrt(4*c+b^2-2*a*b+a^2)-b^2-4*a*b-a^2)/2),
550  z = (a*b*sqrt(4*c+b^2-2*a*b+a^2)-a*b^2-a^2*b)/2]];
552 /* Solved by odelin for Kamke ODE 2.383. */
553 algsys([
554   w^2-4*w,
555   2*w*x-8*x,
556   w*(2*y+4*b^2+16*a*b+4*a^2)-12*y+x^2+(8*b+8*a)*x+b*(8*a*b^2-16*a^2*b+8*a^3)
557                             +(4-4*a^2)*b^2+b^2*((-4*b^2)+8*a*b-4*a^2)
558                             +(8*a^3-8*a)*b-4*a^4+4*a^2,
559   w*(2*z-16*a*b^2-16*a^2*b)-16*z+2*x*y+(16*b+16*a)*y
560                            +b*((-16*a*b^3)+16*a^2*b^2+16*a^3*b-16*a^4)
561                            +b^2*(8*b^3-8*a*b^2-8*a^2*b+8*a^3)+(8*a^2-8)*b^3
562                            +(8*a-8*a^3)*b^2+(8*a^2-8*a^4)*b+8*a^5-8*a^3,
563   x*(2*z-8*a*b^2-8*a^2*b)+(24*b+24*a)*z+y^2+((-4*b^2)-16*a*b-4*a^2)*y
564                          +12*a^2*b^2*w
565                          +b*(8*a*b^4+16*a^2*b^3-48*a^3*b^2+16*a^4*b+8*a^5)
566                          +(4-4*a^2)*b^4
567                          +b^2*((-4*b^4)-8*a*b^3+24*a^2*b^2-8*a^3*b-4*a^4)
568                          +(8*a-8*a^3)*b^3+(24*a^4-24*a^2)*b^2+(8*a^3-8*a^5)*b
569                          -4*a^6+4*a^4,
570   2*y*z+((-8*b^2)-32*a*b-8*a^2)*z+8*a^2*b^2*x
571        +b*((-16*a^2*b^4)+16*a^3*b^3+16*a^4*b^2-16*a^5*b)
572        +b^2*(8*a*b^4-8*a^2*b^3-8*a^3*b^2+8*a^4*b)+(8*a^3-8*a)*b^4
573        +(8*a^2-8*a^4)*b^3+(8*a^3-8*a^5)*b^2+(8*a^6-8*a^4)*b,
574   z^2+(8*a*b^2+8*a^2*b)*z+4*a^2*b^2*y+b*(8*a^3*b^4-16*a^4*b^3+8*a^5*b^2)
575      +b^2*((-4*a^2*b^4)+8*a^3*b^3-4*a^4*b^2)+(4*a^2-4*a^4)*b^4
576      +(8*a^5-8*a^3)*b^3+(4*a^4-4*a^6)*b^2],
577  [w,x,y,z]);
578 [[w = 4,
579   x = 2*b^2+((-4*a)-6)*b+2*a^2-6*a,
580   y = (-2*b^3)+(2*a+2)*b^2+(2*a^2+8*a)*b-2*a^3+2*a^2,
581   z = 2*a*b^3+((-4*a^2)-2*a)*b^2+(2*a^3-2*a^2)*b],
582  [w = 4,
583   x = (-2*b^2)+(4*a-6)*b-2*a^2-6*a,
584   y = 2*b^3+(2-2*a)*b^2+(8*a-2*a^2)*b+2*a^3+2*a^2,
585   z = (-2*a*b^3)+(4*a^2-2*a)*b^2+((-2*a^3)-2*a^2)*b]];
587 /* Eugene L. Allgower, Kurt Georg and Rick Miranda, The Method of
588    Resultants for Computing Real Solutions of Polynomial Systems, 
589    SIAM Journal on Numerical Analysis, Vol 29 No 3, Jun 1992, pp 831-844
590  */
592 /* Example 1, p840, qe 12.  Robot arm coordinates.
593    Real solutions have y = +/- 1.6237 
594  */
595 (p1:x^2*y^2+(2/q2)*x^2*y+(2/q2)*(1-b)*x*y^2+x^2+y^2-(2/q2)*(1+b)*x-(2/q2)*y+1,
596  p2:(1-b-q1)*x^2*y^2+(-1-b-q1)*x^2-4*x*y+(-1+b-q1)*y^2+(1+b-q1),
597  algsys(subst([b=1/2,q1=4/5,q2=2/5],[p1,p2]),[x,y]));
598 [[x = %i,y = -%i],
599  [x = -%i,y = %i],
600  [x = %i,y = -3*%i],
601  [x = -%i,y = 3*%i],
602  [x =   (sqrt(319)+8)/17,  y = -(sqrt(29)/sqrt(11))],
603  [x = -((sqrt(319)-8)/17), y =   sqrt(29)/sqrt(11)]];
604 float([%[5],%[6]]);
605 [[x = 1.521210064675985, y = -1.623688281771977],
606  [x = -0.58003359408775, y =  1.623688281771977]];
608 /* Example 2, p 841.  Intersection of a sphere with two paraboloids,
609    Two real solutions (not found by maxima 5.38.0)
610    y = z = (sqrt(5)-1)/2, x = +/- sqrt(z-y^2)
611  */
612 algsys([x^2+y^2+z^2-1,z-x^2-y^2,y-x^2-z^2],[x,y,z]);
613 [[x =  sqrt(2)*%i,         y =   (sqrt(5)-1)/2,  z = -((sqrt(5)+1)/2)],
614  [x =  sqrt(2)*%i,         y = -((sqrt(5)+1)/2), z =   (sqrt(5)-1)/2],
615  [x = -sqrt(2)*%i,         y =   (sqrt(5)-1)/2,  z = -((sqrt(5)+1)/2)],
616  [x = -sqrt(2)*%i,         y = -((sqrt(5)+1)/2), z =   (sqrt(5)-1)/2],
617  [x =  sqrt((-sqrt(5))-2), y = -((sqrt(5)+1)/2), z = -((sqrt(5)+1)/2)],
618  [x = -sqrt((-sqrt(5))-2), y = -((sqrt(5)+1)/2), z = -((sqrt(5)+1)/2)],
619  [x =  sqrt(sqrt(5)-2),    y =   (sqrt(5)-1)/2,  z =   (sqrt(5)-1)/2],
620  [x = -sqrt(sqrt(5)-2),    y =   (sqrt(5)-1)/2,  z =   (sqrt(5)-1)/2]];
622 /* Two examples from the maxima mailing list 2016-10-15 */
624 algsys(eqs:[x+2*y-z=6,2*x+y*z-z^2=-1,3*x-y+2*z^2=3],[x,y,z]);
625 [[x = (27*sqrt(13)*%i-41)/14,
626   y = -((17*sqrt(13)*%i-87)/14),
627   z = -((sqrt(13)*%i-7)/2)],
628  [x = -((27*sqrt(13)*%i+41)/14),
629   y = (17*sqrt(13)*%i+87)/14,
630   z = (sqrt(13)*%i+7)/2],
631  [x = 1, y = 2, z = -1]];
633 block([%rnum:0],
634   algsys(eqs:[b*c+a^2-1=0,b*d+a*b=0,c*d+a*c=0,d^2+b*c-1=0],[a,b,c,d]));
635 [[a = -sqrt(1-%r1*%r2), b = %r1, c = %r2, d =  sqrt(1-%r1*%r2)],
636  [a =  sqrt(1-%r3*%r4), b = %r3, c = %r4, d = -sqrt(1-%r3*%r4)],
637  [a =  1, b = %r5, c = 0, d = -1],
638  [a = -1, b = %r6, c = 0, d =  1],
639  [a = -1, b = 0,   c = 0, d = -1],
640  [a =  1, b = 0,   c = 0, d =  1]];
642 /* Example from Stavros Macrakis, maxima mailing list, 2017-07-31
643    Not solved by 5.38.0, solved by 5.39.0 */
644 block([%rnum:0],
645  algsys(eqs:[b*c+a^2,b*d+a*b,c*d+a*c,d^2+b*c],[a,b,c,d]));
646 [[a = -sqrt(-%r1*%r2), b = %r1, c = %r2, d =  sqrt(-%r1*%r2)],
647  [a =  sqrt(-%r3*%r4), b = %r3, c = %r4, d = -sqrt(-%r3*%r4)],
648  [a =  0,              b = %r5, c = 0,   d = 0]];
651 /* SF bug 3321 - apparent regression from 5.38.1
653    In fact, correct solution depends on the signs of constants g and h.
654    Version 5.38.1 returns wrong solution when g>0 and h<0.
655    Would be better if algsys asked for signs, but ...
656  */
658 eqs:[y-x=0, g*x*y-h=0, z+(x+1)/y-x-1=0];
659 [y-x=0, g*x*y-h=0, z+(x+1)/y-x-1=0];
661 (assume(h>0),0);
663 s:algsys(eqs,[x,y,z]);
664 [[x = sqrt(h)/sqrt(g),
665   y = sqrt(h)/sqrt(g),
666   z = (h-g)/(sqrt(g)*sqrt(h))],
667  [x = -(sqrt(h)/sqrt(g)),
668   y = -(sqrt(h)/sqrt(g)),
669   z = -((h-g)/(sqrt(g)*sqrt(h)))]];
670 ratsimp(subst(s[1],eqs));
671 [0=0, 0=0, 0=0];
672 ratsimp(subst(s[2],eqs));
673 [0=0, 0=0, 0=0];
674 (forget(h>0),0);
677 (assume(h<0),0);
679 s:algsys(eqs,[x,y,z]);
680 [[x = -((%i*sqrt(-h))/sqrt(g)),
681   y = -((%i*sqrt(-h))/sqrt(g)),
682   z = -((sqrt(-h)*(%i*h-%i*g))/(sqrt(g)*h))],
683  [x = (%i*sqrt(-h))/sqrt(g),
684   y = (%i*sqrt(-h))/sqrt(g),
685   z = (sqrt(-h)*(%i*h-%i*g))/(sqrt(g)*h)]];
686 ratsimp(subst(s[1],eqs));
687 [0=0, 0=0, 0=0];
688 ratsimp(subst(s[2],eqs));
689 [0=0, 0=0, 0=0];
690 (forget(h<0),0);
693 /* SF bug 3375.  Failure to calculate eigenvalues
694    Solution is ugly, so just check it contains %r1 */
695 block([%rnum:0], s:algsys(eqs:[
696   y/10-(((-(sqrt(3)*%i)/2)-1/2)*((sqrt(37)*%i)/(8*3^(3/2))+1/8)^(1/3)
697    +((sqrt(3)*%i)/2-1/2)/(3*((sqrt(37)*%i)/(8*3^(3/2))+1/8)^(1/3)))*z,
698   x/20-(((-(sqrt(3)*%i)/2)-1/2)*((sqrt(37)*%i)/(8*3^(3/2))+1/8)^(1/3)
699    +((sqrt(3)*%i)/2-1/2)/(3*((sqrt(37)*%i)/(8*3^(3/2))+1/8)^(1/3)))*y,
700   50*z+20*y+((-((-(sqrt(3)*%i)/2)-1/2)*((sqrt(37)*%i)/(8*3^(3/2))+1/8)^(1/3))
701    -((sqrt(3)*%i)/2-1/2)/(3*((sqrt(37)*%i)/(8*3^(3/2))+1/8)^(1/3)))*x],
702   [x,y,z]),0);
704 /* Solution of homogeneous eqns must have free parameter */ 
705 freeof(%r1,s);
706 false;
708 /* SF bug 380.  Missed solutions for algsys([a*b-c*d],[a,b,c,d]) */
709 block([%rnum:0],algsys([a*b-c*d],[a,b,c,d]));
710 [[a = (%r2*%r3)/%r1,b = %r1,c = %r2,d = %r3],
711  [a = %r4,b = 0,c = 0,d = %r5],
712  [a = %r6,b = 0,c = %r7,d = 0]];
714 block([%rnum:0],algsys([a*b*c-d*e*f],[a,b,c,d,e,f]));
715 [[a = (%r3*%r4*%r5)/(%r1*%r2),b = %r1,c = %r2,d = %r3,e = %r4,f = %r5],
716  [a = %r6,b = 0,c = %r7,d = 0,e = %r8,f = %r9],
717  [a = %r10,b = %r11,c = 0,d = 0,e = %r12,f = %r13],
718  [a = %r14,b = 0,c = %r15,d = %r16,e = 0,f = %r17],
719  [a = %r18,b = %r19,c = 0,d = %r20,e = 0,f = %r21],
720  [a = %r22,b = 0,c = %r23,d = %r24,e = %r25,f = 0],
721  [a = %r26,b = %r27,c = 0,d = %r28,e = %r29,f = 0]];
723 block([%rnum:0],algsys([a^2*b^2-c*d],[a,b,c,d]));
724 [[a = sqrt(%r2*%r3)/%r1,b = %r1,c = %r2,d = %r3],
725  [a = -sqrt(%r5*%r6)/%r4,b = %r4,c = %r5,d = %r6],
726  [a = %r7,b = 0,c = 0,d = %r8],
727  [a = %r9,b = 0,c = %r10,d = 0]];
729 block([%rnum:0],algsys([a*b^2*c-d*e],[a,b,c,d,e]));
730 [[a = (%r3*%r4)/(%r1^2*%r2),b = %r1,c = %r2,d = %r3,e = %r4],
731  [a = %r5,b = 0,c = %r6,d = 0,e = %r7],
732  [a = %r8,b = %r9,c = 0,d = 0,e = %r10],
733  [a = %r11,b = 0,c = %r12,d = %r13,e = 0],
734  [a = %r14,b = %r15,c = 0,d = %r16,e = 0]];
736 /* Reduced from rtest_to_poly_solve.mac
737    Third solution found after bug #380 fixed */
738 block([%rnum:0],
739   eqs:[a5*b1=0,a1*b2=r3,b2+a1=r2,a2*b2+a3*b1=r4,r4+a3*b2+a5=d5],
740   algsys(eqs,[a1,a2,a3,a5,b1,b2,r2,r3,r4]))$
741 [[a1=%r1,a2=%r2,a3=%r3,a5=d5+((-%r3)-%r2)*%r4,b1=0,b2=%r4,
742   r2=%r4+%r1,r3=%r1*%r4,r4=%r2*%r4],
743  [a1=%r5,a2=(d5-%r6*%r8-%r6*%r7)/%r8,a3=%r6,a5=0,b1=%r7,
744   b2=%r8,r2=%r8+%r5,r3=%r5*%r8,r4=d5-%r6*%r8],
745  [a1=%r9,a2=%r10,a3=d5/%r11,a5=0,b1=%r11,b2=0,r2=%r9,
746   r3=0,r4=d5]];
749 (kill(eqt,eqs,F,G,p,p1,p2,s),done)$
750 done;