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Niveau Licence Maths 1e ann
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Integre,unitaire,irreductible

Posté par
zizounette
03-12-08 à 21:19

Je ne comprend rien!

Exo 1

On suppose A incles ou égale à B intègres. Soit b€B, on suppose qu'il existe P€A[X] unitaire, de degré d, irréductible dans A[X], tel que P(b)=0.

1) Montrer que tout élément de A[b] s'écrit sous la forme a0+a1*b+a2*b²+...+a(d-1)b^(d-1) où les ai€A, et qu'une telle écriture est unique "PS de ma part: les chiffres à coté des a sont en indice"

2)En déduire, dans le cas où A est un corps, la dimension de A[b] en tant que A-espace vectoriel

3) Application: montrer que Q[racine de 2] et Q[racine de 3] sont isomorphes en tant que Q-espaces vectoriel(comparer à l'exercice suivant)

Exo2

Soient B1,B2 deux anneaux contenant A.On suppose qu'il existe un morphisme d'anneaux f:B1-->B2 tel que f restreint à A = Id

1) Soit P€A[X] et b1 une racine de P dans B1.Montrer qu'alors f(b1) est une racine de P dans B2.

2) Montrer que Q[racine de 2] et Q[racine de 3] ne sont pas isomorphes en tant qu'anneaux(comparer à l'exercice précédent)

Merci beaucoup à tous!

Posté par
Rodrigo
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 13:29

Bonjour,
Je ne suis pas sur que ta question 1 soit correcte telle qu'elle est formulée. Pour l'unicité il me semble qu'il manque des informations sur A et B, par exemple factoriel...Sinon ca ne marche pas....Parce que l'idéal annulateur d'un élément n'est pas forcément principal....

Posté par
zizounette
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 13:38

Bah si, mon enoncé est comme ca... Pfff la galère

Posté par
Rodrigo
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 13:54

Ben c'est pourtant faux....l'uncité peut etre mise en defaut par exemple prend A=B=\mathbb{Z}[\sqrt{-3}]
Alors X-1 est un annulateur irreductible de 1, tout element de A[1]=A s'ecrit bien sous la forme a avec a dans A mais cette erciture n'est pas unique, par exmeple 4=2\times2=(1+\sqrt{-3})(1-\sqrt{-3})

Posté par
raymond Correcteur
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 14:13

Bonjour vous deux.

Rodrigo, il me semble que ton dernier exemple montre simplement que dans \mathbb{Z}[i\sqrt 3] la décomposition n'est pas unique.

Mais j'ai la même réaction que toi : il manque certainement un détail. Je pense au raisonnement suivant.

L'existence de l'écriture en combinaison linéaire à coefficients dans A des 1, b, ... , bd-1 de toute puissance de b se fait par récurrence.

Pour l'unicité, avec ad-1 = a'd-1 = 1 :

2$\textrm\Bigsum_{k=0}^{d-1}a_kb^k = \Bigsum_{k=0}^{d-1}a_k^'b^k \Longrightarrow \ \Bigsum_{k=0}^{d-2}(a_k-a_k^')b^k = 0.

Pour conclure à l'unicité de l'écriture, il faudrait rajouer que P est de degré minimum.

Posté par
zizounette
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 14:16

Merci, et pour les autres questions, vous avez des idées?

Posté par
Rodrigo
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 14:19

Bonjour, Non meme de degré minimal ça ne suffit pas (regarde mon contre exemple, le polynome est de degré 1 c'est minimal!!)..Factoriel me semble marcher.
Quant a mon exemple je maintient qu'il est bon. Si l'unicité de l'ecriture n'est pas verifée dans A, comment pourrait elle l'etre dans A[b], de plus si l'on prend b=1, alors A[b]=A, et alors l'unicté de l'ecriture n'est encore une fois pas verifiée...

Posté par
Rodrigo
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 14:23

Pour le debut de la 1) tu peux remarquer que b^d=\sum_{i=0}^{d-1}a_ib^i et procéder par récurrence.

Pour le 2) si A est un corps l'ecriture est la unique puisque k[X] est principal si (et seulement si en fait) k est un corps. Du coup tu a une base de A[b].

Pour la 3) il te suffit de noter que leur diemnsions sont egales

Pour l'exo 2) remarque que P(f(b1))=f(P(b1))

Posté par
raymond Correcteur
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 14:28

Rodrigo : tu as raison pour ton exemple.

Alors, en supposant factoriel, l'unicité de l'écriture viendrait alors de l'hypothèse d'irréductibilité de P ?

Posté par
zizounette
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 14:37

ok, je vais essayer de rédiger ca...merci!

Posté par
Rodrigo
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 14:38

Oui car comme tu l'a écrit si l'on avait un polynôme de degré d-1 (au plus qui annulait P) noté Q alors dans B[X] qui est factoriel puisque B l'est, alors P et Q aurait une racine commune et comme Q et P sont dans A[X] il s'en suivrait que le PGCD de P et Q divise P (ca bien sur) mais serait non trivial puisque il a une racine dans B[X], ce qui est incompatible avec l'irréductibilité de P

Posté par
raymond Correcteur
re : Integre,unitaire,irreductible 04-12-08 à 14:45

Bien vu !

C'est drôle comme cette théorie, si simple dans le cas des corps grace au fait que l'idéal engendré par P est principal, devient épouvantable dans le cas des anneaux.

Posté par
zizounette
re : Integre,unitaire,irreductible 05-12-08 à 19:03

Pour l'exo 1 question1, c'est une récurrence sur i qu'il faut faire?

Posté par
DOMOREA
Intègre, unitaire, irréductible 06-12-08 à 12:26

Un polynome irréductible sur un anneau intègre est primitif.P(b)=0 si b n'est pas dans A
A[b] est une extension simple de de A.
A[b] est donc A-isomorphe à A[X] il me semble que cela résout l'unicité de l'écriture;

Posté par
DOMOREA
Integre,unitaire,irreductible 06-12-08 à 14:20

Je devais être bien fatigué pour lire si mal le texte;
confondre une extension trancendante et une extension algébrique est plus qu'impardonable
toutes mes excuses , ne pas lire voire détruire ma précédente réponse.

Il me semble en effet que l'hypothèse de factorialité semble intérresante
Dommage que l'on ne soit pas dans un anneau euclidien ...si A était un corps...

Posté par
lolo217
re : Integre,unitaire,irreductible 06-12-08 à 14:43

Bonjour,

Si  P  irréductible unitaire de degré  d annule  b . Supposons donc 2 écritures disticntes alors on obtient  T  de degré < d  qui annule  b  mais n'est plus forcément unitaire.  SOit  Q  de degré minimal (et pas 0) s'annulant en b :

Q(X)= ueXe+....+u0  où  e < d .

Il existe  y  dans  A  une puissance de   ue  telle que

yP(X)= Q(X)D(X)+ R(X)  où  degré (R) < deg(Q) (division euclidienne dans les anneaux) D et R encore à coefficients dans A . Alors  R(b) = 0 donc  R = 0 . En fait si P estsupposé irréductible dans  Frac(A)[X] l'unicité s'ensuit (ce qui est vrai en particulier quand A est factoriel)

Posté par
lolo217
re : Integre,unitaire,irreductible 06-12-08 à 14:45

ensuite c'est trivial : deux espaces vectoriels sont isomorpshes si et seulement si ils ont même dimension (en dimension finie).
Et le 2) tu appliques  f  a ta relation polynomiale .

Posté par
Camélia Correcteur
re : Integre,unitaire,irreductible 06-12-08 à 14:47

Bonjour

C'est Raymond qui m'a signalé ce topic. Moi non plus je ne sais pas démontrer l'unicité si l'anneau n'est pas factoriel, mais je n'ai pas de contrexemple; celui de Rodrigo ne me convainc pas, tout simplement parcequ'il me semble que le problème se pose pour b n'appartenant pas à A.

Posté par
lolo217
re : Integre,unitaire,irreductible 06-12-08 à 15:24

Voilà un exemple quand  A n'est pas factoriel.

A = Z[ i 31/2]  ,  B = Z [ (1+i 31/2)/2]

P(X) = X2+X+1  s'annule en  b = (1+i 31/2)/2

et bien sûr  0 = 1+ i 31/2 -2 b

Posté par
Camélia Correcteur
re : Integre,unitaire,irreductible 06-12-08 à 15:30

Merci lolo217

Posté par
lolo217
re : Integre,unitaire,irreductible 06-12-08 à 15:44

De rien...

Posté par
Camélia Correcteur
re : Integre,unitaire,irreductible 06-12-08 à 16:27

Après reflexion: le polynôme de degré 1 annulé par b n'est pas unitaire!

Posté par
lolo217
re : Integre,unitaire,irreductible 06-12-08 à 17:41

Certes , mais on a bien un polynôme irréductible sur A , de degré 2 et unitaire qui s'annule en b !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Integre,unitaire,irreductible 07-12-08 à 15:01

Certes, certes... J'aurais vraiment aimé voir deux polynômes unitaires irréductibles différents qui annulent le même b!

Posté par
lolo217
re : Integre,unitaire,irreductible 07-12-08 à 15:27

Y a qu'à demander :  même exemple d'anneaux et de b  même P  et l'autre tu prends P(X)- 2X + 1+i 31/2 .

Posté par
Camélia Correcteur
re : Integre,unitaire,irreductible 07-12-08 à 15:34

J'aime mieux ça! j'espère ne pas y revenir...

Posté par
lolo217
re : Integre,unitaire,irreductible 07-12-08 à 15:37

Après on pourrait demander s'il existe deux unitaires irréductibles ...et de degré différent mais comme c'est moi qui ai l'idée...je te laisse trouver un contre exemple

Posté par
Camélia Correcteur
re : Integre,unitaire,irreductible 07-12-08 à 15:45

Oui, j'y avais pensé, mais je n'avais pas osé en parler! je crois que notre exemple d'anneau pas factoriel est un peu trop petit pour être à l'aise... mais je regarderai encore!



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