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Application d'un lemme (algèbre, extension de corps)

Posté par
H_aldnoer
12-02-08 à 21:59

Bonsoir,

en algèbre on me donne un lemme assez "tordu" dont j'aimerais avoir une application concrète.
Soit f : K\to L un homomorphisme de corps. Alors il existe une extension N/K et un isomorphisme g : N \to L qui prolonge f (ie f( \lambda)=g(\lambda ) \forall \lambda \in K).
Merci!

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 14:26

Bonjour H_aldnoer

Ce lemme montre que dans ce cas, quitte à remplacer L par N qui lui est isomorphe, on peut considérer que K est un sous-corps de L. Par exemple, quand on dit que tous les corps finis de caractéristique p ont "la même" cloture algébrique on utilise ce lemme.

Posté par
robby3
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 14:48

Citation :
Par exemple, quand on dit que tous les corps finis de caractéristique p ont "la même" cloture algébrique on utilise ce lemme.

>tu pourrais nous le montrer s'il te plait

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 14:56

Citation :
Par exemple, quand on dit que tous les corps finis de caractéristique p ont "la même" cloture algébrique on utilise ce lemme.

C'est justement ou je voulais en venir, mais comment a tu su ??

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 15:17

Je suis télépathe, tu ne savais pas?

Sérieusement, c'est exactement le genre de résultat qui a nécessité la mise en place de ce lemme!

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 15:22



alors mis à part dans cette optique, ce lemme n'est pas utile ?
je ne le vois dans aucune application concrète c'est pour ça que je dis ça.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 15:28

Si tu veux, mais c'est quand même utile de savoir que la cloture algébrique de \mathbb{F}_3 est la même que celle de \mathbb{F}_{243}. Il y a d'autres applications, mais toujours dans le même esprit. Par exemple des histoires de corps de rupture et de corps de décomposition.

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 15:34

J'ai pas compris pour le coup comment tu utilise ce lemme pour affirmer que \mathbb{F}_3 et \mathbb{F}_{243} ont la même cloture algébrique.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 15:58

Je note \overline{K} la cloture algébrique de K. On a

\mathbb{F}_3\subset\mathbb{F}_{243}\subset\overline{\mathbb{F}_{243}}. Donc \overline{\mathbb{F}_3}\subset\overline{\mathbb{F}_{243}}

Par ailleurs, \mathbb{F}_{243} est un corps qui contient toutes les racines du polynôme X243-1 à coefficients dans \mathbb{F}_3. Il existe donc une injection de \mathbb{F}_{243} dans \overline{\mathbb{F}_3} et ton lemme assure l'existence d'un corps N isomorphe à \overline{\mathbb{F}_3} qui contient \mathbb{F}_{243}. Seulement, \overline{\mathbb{F}_{243}} est le plus petit corps algébriquement clos qui contient \mathbb{F}_{243}, donc il est contenu dans N. De tout ça tu fabriques un isomorphisme entre les deux clotures, que l'on s'empresse d'identifier!

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 16:10

\mathbb{F}_3 \subset \mathbb{F}_{243} ça signifie bien que si a\in \bar{\mathbb{F}_3} est racine de P(X)=X^3-X\in\mathbb{F}_3[X] alors a\in \bar{\mathbb{F}_{243}} est aussi racine de Q(X)=X^{243}-X\in\mathbb{F}_{243}[X] ?

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 16:13

Si oui je ne le vois pas!
Il dois surement y avoir une factorisation de Q par P que je ne vois pas.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 16:14

A nouveau ça dépend comment on fait les identifications. Dans mon esprit, je voyais justement F243 comme extension de degré 4 de F3, mais ce que tu dis tient aussi la route...

Posté par
Rodrigo
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 16:17

Si je peux me permettre une remarque. Pour les construire les corps finis de cardinal p^s, on se place déja dans une cloture algébrique de Z/pZ, donc il est clair que les sur corps se Z/pZ seront des sous corps de la cloture algébirque de Z/pZ, le seul point qu'il faut montrer c'est que la cloture algébrique des F_p^{l} n'est pas plus petite que [tex]\overline{F}_p[\tex] ce qui est trivial

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 16:24

D'abord, 243=35 et non 4...
Ensuite, là aussi ça dépend. Pour moi, \mathbb{F}_9=\mathbb{F}_3[X]/(X^2+1) et pour ça je n'ai absolument pas besoin de la cloture de \mathbb{F}_3

Ceci étant dit, je trouve toute cette discussion très intéressante, car elle permet (même à moi) de prendre conscience à quel point on fait des identifications plus ou moins explicitées.

Posté par
Rodrigo
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 16:29

C'est vrai que c'est une autre définition possible...plus jolie à mon sens...mais bon le choix d'une racine de X²+1 donne deux corps possibles pour F9 (canoniquement isomorphe mais bon.)

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 16:32

Oui, bien sur, et degré plus élevé je peux même avoir plusieurs polynômes irréductibles...

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 18:06

Rebonjour Camélia, désolé j'ai du m'absenter.
J'aimerais comprendre alors comment on trouve une telle factorisation?
Je voudrais aussi savoir pourquoi \mathbb{F}_9=\mathbb{F}_3[X]/(X^2+1) ?
Pour moi \mathbb{F}_9=\mathbb{F}_{3^2} c'est l'ensemble des a\in \bar{\mathbb{F}}_3, a racine de P(X)=X^9-X\in \mathbb{F}_3[X].

Je sais cependant que \mathbb{F}_3[X]/(X^2+1) est un corps est un \mathbb{F}_3-ev de dimension 2 (on a donc \mathbb{F}_9 isomorphe à \mathbb{F}_3^2 en tant qu'ev, ce qui est cohérent car on retrouve le même nombre d'éléments à savoir 9)

Posté par
Rodrigo
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 18:35

Ben il est plus qu'isomorphe en tant qu'ev il est isomorphe en tant que corps.

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 20:21

Je ne comprend point ce que tu me dis.

Posté par
Rodrigo
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 22:09

Ben on a un isomorphisme de corps entre F3[X]/X²+1 et F9...

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 22:10

et puis?

Posté par
Rodrigo
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 22:11

Rien c'est tout...

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 22:18

Quel rapport avec ma question?

Posté par
Rodrigo
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 22:19

Y en a pas ...je disais juste que les deux definition de F9 quon avait donné sont equivalentes...
D'ailleurs camélia à repondu à ta question non?

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 22:25

... j'en ai posé une autre.

Posté par
Rodrigo
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 22:26

Ta question était quoi? Pourquoi F3[X]/X²+1 est isomorphe à F9

Posté par
H_aldnoer
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 22:28

Il faut relire un peu plus haut ...

Posté par
Rodrigo
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 13-02-08 à 22:32

Ah ok... 243=3^5 donc si x est racine de X^3-X alors c'est aussi une racine de X^243-X

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application d'un lemme (algèbre, extension de corps) 14-02-08 à 14:51

>H_aldnoer Le polynôme X2+1 est irréductible sur \mathbb{F}_3. Il engendre un idéal maximal de l'anneau \mathbb{F}_3[X] donc le quotient \mathbb{F}_3[X]/(X^2+1) est un corps. Comme c'est un espace vectoriel de dimension 2 sur \mathbb{F}_3, il a bien 9 éléments.

Morale: il y a beaucoup de manières de définir un corps fini. C'est pourquoi on a quelque part démontré que deux corps finis de même cardinal sont isomorphes!



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