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Polynôme minimal

Posté par
H_aldnoer
29-02-08 à 21:34

Soit p un nombre premier.
q=p^n et \mathbb{F}_q le corps à q éléments. Soit a\in\mathbb{F}_q^* et P(X)=Irr(a,\mathbb{F}_p,X) le polynôme minimal.

1) Que peut-on dire du degré de P ?

Bon je trouve que deg(P)=n, et la correction me donne deg(P) | n.

2) Montrer que P est aussi le polynôme minimal de a^p
3) On suppose que P est de degré n, montrer que les racine de P sont alors a, a^p, a^{p^2},..., a^{p^{n-1}}

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:35

Puisque a\in\mathbb{F}_q^*, on a bien que \mathbb{F}_q=\mathbb{F}_p[a] non ?

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:39

On a \mathbb{F}_p[a]\subset \mathbb{F}_q \subset \{0\} \cup <a> \subset \mathbb{F}_p[a] \subset \mathbb{F}_q.
Donc l'égalité de 21:35  ?

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:40

Mais ensuite on sait que [\mathbb{F}_q:\mathbb{F}_p]=n.
Ce qui donne [\mathbb{F}_p[a]:\mathbb{F}_p]=n.
Mais [\mathbb{F}_p[a]:\mathbb{F}_p]=deg P(X).

Ou est l'erreur ?

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:40

j'aurais dit n aussi!!

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:41

On sait que [\mathbb{F}_q:\mathbb{F}_p]=n.
On obtient [\mathbb{F}_p[a]:\mathbb{F}_p]=n.
...

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:42

par définition il me semble que F_p^n est une extension de F_p de degré n.
F_p^n est un F_p espace vectoriel de dimension n,ile me semble bien.

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:43

Voila le corrigé :

le sous-anneau de \mathbb{F}_{p^n} engendré par a est un sous-corps isomorphe à \mathbb{F}[X]/(P(X)) qui est isomorphe à \mathbb{F}_{p^{deg\, P} de sorte que degP |n

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:44

Citation :
par définition il me semble que F_p^n est une extension de F_p de degré n.

c'est pas une définition, mais oui je suis d'accord.
c'est d'ailleurs ce que j'ai mis!

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:44

c'est pas Fp[X]/P(X) ??

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:46

Citation :
c'est pas une définition

>il me semble que si,F_p^n est l'extension de F_p(car de caractéristique p) qui a q=p^n élément

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:47

Oui j'ai oublié le p.
Non mais c'est pas une définition...

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:47

Enfin bref on va pas chipoter

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:50

j'en reviens à l'exercice...
Fp[X]/P(X) est isomorphe à Fp[a]
et [F_p[a]:F_p]=deg(Irr(a,F_p,X))=deg(P(X))=n
non?
c'est bizarre cet exo!

(si c'est pas une définition comment tu définis F_p^n ??)

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 21:54

Oui je suis parfaitement ok avec toi.
Visiblement leur P(X) par lequel il quotiente n'est pas le polynôme minimal, m'enfin j'espère que quelqu'un va venir nous confirmer.

F_p^n c'est l'ensemble des racines de X^(p^n)-X dans une clôture algébrique de F_p.
Cela ne vient pas de la définition que cette ensemble est une extension de F_p, et que son degré est n. Enfin pour moi ...

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 22:01

Citation :
Oui je suis parfaitement ok avec toi.
Visiblement leur P(X) par lequel il quotiente n'est pas le polynôme minimal

>Toutafé!!

Citation :
F_p^n c'est l'ensemble des racines de X^(p^n)-X dans une clôture algébrique de F_p.
Cela ne vient pas de la définition que cette ensemble est une extension de F_p, et que son degré est n. Enfin pour moi ...

>Comme
Citation :
l'ensemble des racines de X^(p^n)-X dans une clôture algébrique de F_p.
est un sous corps de L un corps de caractéristique p qui contient toutes les racines du polynôme(cf poste de Camélia),on montré que ce sous-corps était un corps à p^n élément et que c'était le corps de décomposition de ton polynome...donc ça revient au meme que ce que j'ai dit
la boucle est bouclée

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 22:06

Ca c'est de la définition!

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 22:08

ouép,bon on est bloqué sur les autres topcis et celui-ci sert un peu à rien vu que l'énoncé semble foireux
je crois que je vais aller faire une sieste!!
A+!

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 22:11

Y'a personne ce soir, tanpis je repasse vers 1h du matin, il y aura surement Cauchy!!

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 22:12

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:04

Que pense tu des mes trois premiers posts kaiser ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:12

re

Pour ma part, je dirais la même chose que la correction : à savoir que le degré de P divise n et c'est tout (il n'y a aucune raison pour P soit de degré n).
En effet, a est pris quelconque dans l'extension. Ce que tu es en train de dire est que n'importe quel élément non nul possède un polynôme minimal de degré n.
En d'autres termes, je ne suis pas d'accord avec ton message de 21h35, ni avec celui de 21h39.

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:14

voici un contre-exemple bête : imagine que n=2 et que a=1 (où n'importe quel élément de \Large{\mathbb{F}_{p}}) le polynôme minimal est de degré 1 (il vaut X-a).

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:17

Je dispose de la proposition suivante.
Si L/F est une extension finie avec L et F des corps finis, alors il existe un a dans L telle que L=F[a]. Le "a" est le générateur de L*.

J'applique ici cette proposition?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:19

Cette proposition te dit uniquement qu'il "existe a tel que .." et non pas que c'est vrai pour tout a.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:22

Je ne vois pas comment rédiger alors.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:24

1) Que vaut \Large{[\mathbb{F}_p[a]:\mathbb{F}_p]} ?
2) conclus avec un résultat de cours.

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:25

Puisque a\in\mathbb{F}_q^* on a que \mathbb{F}_p[a]\subset \mathbb{F}_q.
On a donc [\mathbb{F}_q:\mathbb{F}_p]=n et [\mathbb{F}_p[a]:\mathbb{F}_p]| n.

Mais [\mathbb{F}_p[a]:\mathbb{F}_p]=deg P(X) donc deg P(X)|n ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:27

tout simplement.

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:37

Pour la 2), une idée ?

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:37

On a pour tout polynôme F(X)\in\mathbb{F}_p[X] que F(X^p)=(F(X))^p.
Donc P(a^p)=(P(a))^p=0.

P est un polynôme unitaire, irréductible sur \mathbb{F}_p et s'annulant en a^p donc on P(X)=Irr(a^p,\mathbb{F}_p,X) ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:38

toutafé !

Kaiser

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:40

Kaiser Bonsoir
j'ai un theoreme qui me dit ceci:
Soit a un élément primitif de F_q avec q=p^n
cad que a engendre le groupe cyclique F_q^*.
Soit q_a son polynome irréductible sur F_p,alors q_a est de degré n et en particulier a engendre l'extension F_q de F_p,donc F_q est à la fois corps de décomposition de X^q-X et corps de rupture de q_a.

en fait comme a\in F_q^*,a engendre l'extension F_q de F_p et on a \frac{F_p[X]}{q_a} isomorphe à F_q donc q_a est irréductible et de degré n=[F_q:F_p].

c'est pourquoi je medemande ou ça cloche dans mon raisonnement de 21:50?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:43

ça cloche dès le début : au début du théorème, on dit "soit a un élément primitif de \Large{\mathbb{F}_q}" (c'est mal parti car on ne suppose rien sur a).

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:46

Si degP=n alors \mathbb{F}_{p^n}=\mathbb{F}_p[a].

On applique le raisonnement de la question 2 :
P(a^{p^2})=P((a^p)^p)=(P(a^p))^p=0
P(a^{p^3})=P((a^{p^2})^p)=(P(a^{p^2}))^p=0
...

On est capable ainsi de trouver des racines du polynôme P.
Il est de degré n donc il a au plus n.

Pourquoi en a-t-il exactement n ?

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:47

mais a\in F_q^* non?

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:47

Un polynôme de degré n a toujours au plus n racines ?
S'il a plus de racine que son degré, alors il est nul ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:49

H_aldnoer > essaie de montrer que ces n éléments sont deux à deux distincts.
robby > oui, mais je ne vois pas où tu veux en venir (un tel élément n'est pas forcément un élément primitif).

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:50

Citation :
Un polynôme de degré n a toujours au plus n racines ?


oui

Citation :
S'il a plus de racine que son degré, alors il est nul ?


oui (où veux-tu en venir ?)

Kaiser

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:54

si un élément est dans F_q^* ça veut pas forcément dire qu'il est primitif?
pourtant F_q^* est isomorphe à Z/(q-1)Z
donc si xest dans F_q^*,x^{q-1}=1 non?

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:57

Non ce sont juste des questions kaiser t'inquiète pas!

N'a-t-on tout de même pas que a^p=a ? Ou je fais une énorme erreur!
a est dans \mathbb{F}_q.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 29-02-08 à 23:58

robby > ça implique seulement que son ordre divise q-1 et non pas qu'il est égal et donc, il n'est pas forcément primitif (pense à l'exemple bête de a=1, qui n'est certainement pas primitif). Entre parenthèses, si c'était tout le temps égal, on serait très content (il est très difficile d'exhiber un générateur du groupe multiplicatif).

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 01-03-08 à 00:00

H_aldnoer > OK !

Citation :
N'a-t-on tout de même pas que a^p=a ?


Pas nécessairement (il faut pour cela, et c'est équivalent, que a soit dans \Large{\mathbb{F}_p} ce qui n'est pas supposé être le cas).

Kaiser

Posté par
robby3
re : Polynôme minimal 01-03-08 à 00:01

ok Kaiser,j'ai saisi la nuance.
Merci
et désolé d'avoir insisté

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 01-03-08 à 00:01

pas de problème robby !

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 01-03-08 à 00:06

Il faut montrer que si i\neq j alors a^{p^i}\neq a^{p^j} ?
Si on suppose i\neq 0, on écrit que si a^{p^i}=a^{p^j} alors (a^{p^i})^{\frac{1}{i}}=a^{p^j}^{\frac{1}{i}} alors a^{p}=a^{p^^{\frac{j}{i}}}
donc \frac{j}{i}=1 soit j=i.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 01-03-08 à 00:12

un conseil : n'écris pas ce genre de chose (ton prof risque de s'arracher les cheveux).
Plus précisément :

1) pas de puissances fractionnaires (surtout que les éléments que tu manipules ne sont pas des réels).
2) en supposant i inférieur à j, on aurait plutôt \Large{a^{p^{j}-p^{i}}=1}

Kaiser

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 01-03-08 à 00:17

Vraiment je vois pas

Posté par
H_aldnoer
re : Polynôme minimal 01-03-08 à 00:29

Il faut montrer quoi ?
Que p^j-p^i=0 ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Polynôme minimal 01-03-08 à 00:31

oui (je réfléchis).

Kaiser



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