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Isomorphisme des corps de rupture

Posté par
H_aldnoer
21-02-08 à 14:38

Bonjour,

voila une proposition de mon cours dont je ne comprend pas la démonstration :
Soit P(X)\in K[X] un polynôme irréductible.
P(X) admet un corps de rupture isomorphe à K[X]/(P(X)).
De plus les corps de rupture de P(X) sont isomorphes comme extension de K et sont de degré degP(X) sur K.

Preuve :

On prend la surjection canonique s:K[X]\to K[X]/(P(X)) et on note s(X)=x.
On a P(x)=0.
On prend ensuite l'homomorphisme f : K\to K[X]/(P(X)).
D'après un lemme (voir ce post Application d'un lemme (algèbre, extension de corps)), il existe une extension N/K et un isomorphisme g : N\to K[X]/(P(X)) qui prolonge f (ie. f(\lambda)=g(\lambda)  \forall \lambda \in K).

Il suit que a=f^{-1}(x) est une racine de P(X) dans N et que N=K[a]. Donc N est un corps de rupture de P(X). (C'est le passage que je ne comprend pas)

Enfin :
Si E est un corps de rupture de P(X). On note a une racine de P(X) dans E. Alors P(X)=Irr(a,K,X) (c'est toujours vrai? Si on prend un corps de rupture d'un polynôme alors ce polynôme est le polynôme minimal ?).
Il existe un isomorphisme de corps E\to N qui est K-linéaire. C'est donc un isomorphisme d'extension. (Je ne comprend pas ce passage aussi)

Merci!

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 14:53

Il faut lire a=g^{-1}(x).

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 14:55

Bonjour H_aldnoer

Un corps de rupture est un "plus petit" corps dans lequel P admet au moins une racine x. Soit Q le polynôme minimal de x. Comme P(x)=0, Q divise P et comme P est irréductible, Q=P donc P est bien le polynôme minimal de x.

Je ne vois pas ce qui te chagrine dans le fait que N=K[a] est un corps de rupture de P.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 14:56

Bonjour Camélia,
je ne comprend pas pourquoi a ainsi défini est racine de P.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:02

g est un isomorphisme et g(k)=k pour k dans K. Comme P(g-1(x))=g^{-1}(P(x))=0.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:04

Je n'ai pas suivi!
Pourquoi P(g^{-1}(x))=g^{-1}(P(x)) ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:09

De manière générale:soit un corps K, deux extensions L et N et un morphisme f de L dans N tel que f(k)=k pour k dans K, et P(X)=a0+...a_nXn à coefficients dans K. Alors pour x dans L:

f(P(x))=f(a_0+a_1x+...a_nx^n)=f(a_0)+f(a_1)f(x)+...f(a_n)f(x))^n=a_0+a_1f(x)+...+a_nf(x)^n=P(f(x))

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:25

Qu'appelle-t-on homomorphisme d'extension ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:28

Justement un morphisme qui ne bouge rien dans le plus petit corps.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:30

Donc si je prend L/K et N/K deux extensions, un homomorphisme d'extension c'est une application de L dans N ?
Je n'ai pas la définition en fait!

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:32

Oui, c'est un morphisme de corps qui vaut l'identité sur K.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:38

Très bien.
On a donc trois application ici :

l'homomorphisme f%20:%20K\to%20K[X]/(P(X)) : pourquoi est-il qualifié de naturelle ?
l'isomorphisme g%20:%20N\to%20K[X]/(P(X))
est la dernière application qui est l'injection canonique il me semble i: K\to N, est-ce bien cela ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:43

Pour f c'est simplement la surjection canonique.
Si tu veux, mais le fameux lemme, disait qu'on peut choisir N contenant vraiment K. Tu as le droit d'introduire l'injection canonique, mais je vois mal l'utilité.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:47

Enfin plutôt l'inclusion canonique?
Je voulais savoir aussi, on sait que g prolonge f mais pourquoi g^{-1} prolonge f aussi ?

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:48

Cad pourquoi g^{-1}(\lambda)=f(\lambda) \forall \lambda \in K ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 15:56

Comme on avait déjà f()=...

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 16:09

Ok, donc j'arrive maintenant au fait que a dans N ainsi défini est racine de P.
Pourquoi N=K[a] ?

Un corps de rupture de P est une extension E/K tel que P admet une a dans E et que E=K[a]
On applique cette définition avec E=N ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 16:10

Parceque tu as un isomorphisme entre K[x] et N qui envoye x sur a (ou a sur x, je ne sais plus)

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 16:12

On a un isomorphisme entre N et K[X]/(P(X)) (c'est g) non ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 16:23

Absolument!

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 16:26

On sait que si L/K est une extension, a un élément de L algébrique sur K, en posant P(X)=Irr(a,K,X), on a l'isomorphisme entre K[a] et K[X]/(P(X)).

Est-ce que cela vient de ce résultat que N=K[a] ?
Je ne comprend pas ... quand on montre que quelque chose est isomorphe à K[X]/(P(X)), alors ce quelque chose est K[a] ??

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 16:37

Ce quelque chose est de la forme K[l'image de x] (n'oublie pas que x est la classe de X dans le quotient.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 16:40

Non mais N, on le pose N=K[a], ou il faut le prouver ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 16:49

Non, si j'ai bien suivi, N est celui du fameux lemme. Il existe et il est isomorphe à K[X]/(P) d'après le lemme. Ensuite on appelle a l'image réciproque de x=classe(X) et c'est là que l'on dit que puisque K[X]/(P)=K[x], on a N=K[a] et on vérifie que a est racine de P.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 16:55

D'ou vient K[X]/(P)=K[x] ??

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 16:57

Oh là là! C'est la seule chose à vraiment comprendre dans ce fatras...

Un élément de K[X]/(P) est la classe d'un polynôme Q(X), c'est donc quelque chose de la forme Q(x).

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 17:01

Je suis désolé mais je ne le vois pas!

Posté par
Camélia Correcteur
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 17:12

Bon, oublie tout ça. On revient aux basiques. Le polynôme X2+1 est irréductible sur R et je considère L=R[X]/X2+1. Il s'agit des classes de congruence modulo (X2+1) et j'appelle x la classe de X. Soit s la surjection canonique qui à un polynôme fait correspondre sa classe. On a donc s(X)=x et t et u sont des réels distincts, ils ont des classes distinctes; je fais l'abus habituel de notation, qui consiste à noter t la classe du polynôme constant t. On a donc s(t)=t pour t réel et à ce moment on a identifié R à un sous-corps de L.

Maintenant on a s(P(X))=P(x) pour tout polynôme P. Ceci prouve déjà que L=R[x].

Comme s(X2+1)=x2+1=0, x est racine dans L de X2+1. Maintenant je sais que L est un corps de rupture de X2+1 sur R.

Soit A un polynôme quelconque. Par division euclidienne on a
A(X)=Q(X)(X2+1)+aX+b.

En prenant les classes, A(x)=ax+b donc tout élément de L s'écrit ax+b, avec x2+1=0.

Je te laisse le plaisir de prouver que L est isomorphe à C.

Et maintenant je m'en vais... J'ai mis exprès pour toi et lolo une amusette en détente

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 17:21

On a donc toujours que K[X]/(P(X))=K[s(X)] si s désigne la surjection canonique de K[X] dans K[X]/(P(X)) ?

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 21-02-08 à 19:37

(ps: ça signifie quoi "être isomorphe comme extension de K" ?)

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 10:00

Deux corps L et N sont isomorphes comme extension de K ça signifie que L et N sont des extensions de K (soit donc L/K et N/K) et il existe un isomorphisme entre les deux \phi : L\to N ??

Posté par
lolo217
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 10:02

l'isomorphisme en question doit en plus être u
n K-isomorphisme , c'est à dire sa restriction à  K  est l'identité.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 10:04

\phi(k)=k pour k dans K ?

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 10:17

Dans le cas général, si deg P(X)=d et P(a)=0, a-t-on bien que {1,a,...,ad-1} est une base de K[X]/(P(X)) ?

Posté par
Rodrigo
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 10:33

Hmmm en fait une base de K[X]/P serait plutot 1,X,...,X^{d-1}, a n'a rien à faire la dedans.

Posté par
lolo217
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 10:41

dans le message précédent si on veut préciser c'est  classe(1), classe(X),..., classe(X^(d-1))

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 10:41

Oui, en fait je pense que j'ai confondu :

soit P(X) dans K[X] de degré d tel que P(a)=0.
une base de K[a] est {1,a,...,ad-1}
une base de K[X]/(P(X)) est {1,X,...,Xd-1}

c'est bon ?

Posté par
Rodrigo
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 10:43

Pour la base de K[X]/P oui, pour K[a] il faut en plus que P soit le polynome minimal de a.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 10:46

Ok.
Mais dans K[X]/(P(X)), P(X) est aussi le polynôme minimal non ?

Posté par
Rodrigo
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 10:48

Le polynome minimal de quoi?

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 11:01

Ah oui, c'est juste un polynôme irréductible ?

Posté par
Rodrigo
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 11:03

Y a même pas besoin qu'il soit irreductible.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 11:18

Le fait qu'il soit irréductible nous apporte quoi comme information ?
Que K[X]/(P) est en plus dans ce cas un corps ?

Posté par
Rodrigo
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 11:23

Exactement.

Posté par
H_aldnoer
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 11:26

Ok, mais que P soit ou non irréductible, K[X]/P sera toujours un K-ev de dimension le degré de P ?

Posté par
Rodrigo
re : Isomorphisme des corps de rupture 22-02-08 à 11:30

oui



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