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Corps de rupture

Posté par
H_aldnoer
18-02-08 à 11:30

Bonjour,

On pose \phi_n(X) le n-ième polynôme cyclotomique et w_n=e^{\frac{2i\pi}{n}}.
Je dois montrer que \mathbb{Q}[w_n] est le corps de rupture de \phi_n(X), puis calculer le degré de w_n.

Bon moi j'ai vu dans le cours que si L/K est une extension, P(X)\in K[X] un polynôme et a une racine de P dans L alors K[a] est le corps de rupture de P. C'est donc immédiat, par contre je ne vois d'ou ceci vient!

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 12:03

En fait c'est immédiat puisque :
Soit \mathbb{C}/\mathbb{Q}.
Le corps de rupture de ce polynôme est, par définition, une extension E de \mathbb{Q} telle que :
. \phi_n(X)\in\mathbb{Q}[X] admet une racine a dans E
. E=\mathbb{Q}[a]

(ici a=w_n)

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 12:16

C'est ok?
Par suite, on sait que deg\, w_n=deg\, Irr(w_n,\mathbb{Q},X)=[\mathbb{Q}[w_n]:\mathbb{Q}].
Je ne vois pas comment poursuivre!

Posté par
lolo217
re : Corps de rupture 18-02-08 à 13:20

Attention  LE corps de rupture n'a de sens que pour un polynôme irréductible .
Est-ce que tu sais que ton polynôme cyclotomique et irréductible (ce qui est vrai)

Posté par
lolo217
re : Corps de rupture 18-02-08 à 13:21

exemple : P(X)= (X-2)(X^2+1)  qui n'est pas irréductible, l'extension engendrée sur les rationnels par  la racine 2 n'est pas la même que celle engendrée par la racine i .

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 13:33

J'ai un thm. dans mon cours qui me dit effectivement que le polynôme cyclotomique est irréductible dans \mathbb{Q}[X] et \mathbb{Z}[X].

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 13:34

Pour un polynôme non irréductible on parle plutôt de corps de décomposition alors ?

Posté par
lolo217
re : Corps de rupture 18-02-08 à 13:54

oui pour le corps de décomposition il n'y a pas de problème d'unicité (enfin ça se démontre) parce qu'on mets TOUTES les racines.

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 14:02

Les corps de rupture et les corps de décomposition d'un polynôme sont unique ? à isomorphisme près ?

Posté par
lolo217
re : Corps de rupture 18-02-08 à 16:50

Oui :

le corps de rupture : 1 racine d'un irréductible, unique à isomorphisme près
le corps de décomposition :toutes les racines d'1 polynôme: unique à isoprès
la clôture algébrique: toutes les racines de tous les polynômes : uniq à iso

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 17:20

Merci pour cette piqure de rappel!
Par contre, comment trouver le degré de w_n ?

Posté par
lolo217
re : Corps de rupture 18-02-08 à 17:51

c'est le degré de Phi_n(X)  qu'on note souvent  phi(n)= indicatrice d'euler = cardinal des racines primitives n-ième= nombre de générateur de Z/nZ,+ = cardinal de (Z/nZ)* .

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:08

ok.
Il y a donc autant de racines primitives n-ième de l'unité que d'inversible dans \mathbb{F}_n ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:13

Heu Z/nZ tu veux dire?
Ben oui et c'est évident puisque Z/nZ est (non canoniquement) isomorphe au groupe des racines n-ième de l'unité.

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:15

On avait noté ce groupe \mathbb{U}_n.
Quel isomorphisme y'a-t-il entre \mathbb{Z}/n\mathbb{Z} et \mathbb{U}_n ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:16

Celui qui a la classe de n associe \zeta^n ou zeta est une racine primitive de l'unité.

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:20

\zeta^n=e^{\frac{2ik\pi}{n}} ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:24

Pas necessairement (c'est pour ca que l'isomorphisme est non canonique) tu te donne une racine primitve n-ieme de l'unité \zeta et à la calsse de k dans Z/nZ tu lui associe \zeta^k. Attention dasn mon dernier message j'ai ete maladroit j'aurai pas du dire à n tu asssocie zeta^n puisque n était déjà utilisé dans Z/nZ. C'était bien k qu'il fallait mettre.

Cela dit l'application que tu définit donne un isomorphisme possible entre Z/nZ et Un, celui qui à la classe de k associe exp(2ikpi/n)

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:28

Donc on peut montrer que l'application :
\mathbb{Z}/n\mathbb{Z}\to \mathbb{U}_n \\ \bar{k}\to e^{\frac{2ik\pi}{n}} est un morphisme d'anneau bijectif ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:29

De groupe...

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:36

ok ok !
Mais ensuite?

\phi(n)=card (\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})^* = card (\mathbb{U}_n)^* je ne vois pas le rapport!

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:41

Ben le rapport c'est qu'un générateur de (Z/nZ)* est premier avec n ce qui est aussi la définition d'une racine primitive de l'unité

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:42

Heu je voulais dire un élément de (Z/nZ)* et pas un générateur

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:46

Mais le truc c'est que \phi(n)=deg\, w_n=deg\, Irr(w_n,\mathbb{Q},X)=deg\, \phi_n(X).
Quel rapport avec l'isomorphisme ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:50

\phi(n) est le degré du polynome cylcotomique, c'est le nombre de racines primitives de l'unité...ok? donc le nombre de generateur de Un

\varphi(n) est l'indicateur d'euler c'est le nombre de générateur de Z/nZ

Comme Z/nZ=Un ces deux GROUPES ot le même nombre de genrateurs donc \varphi(n)=\phi(n)

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:53

pour moi, \phi(n)=card(\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})^*.
je ne vois pas le lien entre le degré du polynôme cyclotomique et \phi(n) en fait.

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:56

Ben je viens de te le montrer si tu appelle phi(n) le degré du polynoem cylcotomique et \varphi(n) l'indicateur d'euler soit le cardinal de Z/nZ* (il n'y a pas de faute de frappe j'ai volontairement mis deux phi différents) j'ai montré dnas mon dernier message que \phi(n)=\varphi(n)

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 18:57

Heu le degré du polynome cyclotomique c'est \phi(n)

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 19:00

Ok je viens de comprendre, il faut cependant montrer l'isomorphisme en amont pour conclure ainsi?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 19:03

OUi...mais l'isomorphisme est vraiment trivial à montrer...

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 19:08

On utilise les propriétés de l'exponentielle complexe ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 19:13

C'est ça...tu veux le rediger ou tu es convaincu?

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 19:21

Je pense que c'est bon!
La fonction a\to e^{ia} est une bijection en fait ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 19:23

Oui...Tu est pret à faire l'autre sens?

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 18-02-08 à 19:25

dans l'autre topic? lol

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 18-02-08 à 19:26

Ah oui..lol

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 19-02-08 à 11:14

Bonjour Rodrigo,
j'ai reessayé de comprendre pourquoi deg\,\Phi_n(X)=\phi(n) où :
\Phi_n(X) est le n-ième polynôme cyclotomoqie
\phi(n) est l'indicatrice d'Euler

J'ai donc noté :
\mathbb{U}_n=\{1\le k\le n,\, (k,n)=1,\, e^{\frac{2ik\pi}{n}}\}
Je montre que \mathbb{Z}/n\mathbb{Z} est isomorphe en tant que groupe à \mathbb{U}_n

On a deg \Phi_n(X) = card \mathbb{U}_n et \phi(n)=card (\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})^*.
N'aurait-il pas fallut montrer que (\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})^* est isomorphe en tant que groupe à \mathbb{U}_n ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 19-02-08 à 20:26

(Z/nZ)* en tant que groupe n'est pas du tout iomorphe à Un, c'est Z/nZ qui est isomorphe à Un.
Et Un ce n'est pas ce que tu as marqué...car l'ensemble Un que tu as défini n'est pas un groupe...la condition (k,n)=1 est en trop...

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 19-02-08 à 20:32

Ok.
Donc on a bien :

.\mathbb{U}_n=\{1\le k\le n,\, e^{\frac{2ik\pi}{n}}\}

.deg\, \Phi_n(X)=card\mathbb{U}_n

.\phi(n)=card (\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})^*

Comment de l'isomorphisme entre \mathbb{Z}/n\mathbb{Z} et \mathbb{U}_n on déduit que \phi(n)=deg\, \Phi_n(X) ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 19-02-08 à 20:36

Non le degré du polynome cyclotomique n'est pas egal au cardinal de Un.. c'est égal aux nombre de générateurs de Un

Posté par
lolo217
re : Corps de rupture 19-02-08 à 20:37

non  les racines du polynôme cyclotomique sont avec  (k,n)=1 .
Cardina Un = n = card(Z/nZ) .

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 19-02-08 à 20:44

Je comprend plus rien!
Il me semblait bien pourtant que pour les racines primitives il y avait la condition d'être premier avec n ...

Il est vrai que le cardinal de \mathbb{U}_n est n (ça semble plus logique) mais comment trouver alors que le degré de ce polynôme cyclotomique est \phi(n)=card(\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})^* ??

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 19-02-08 à 20:45

Combien y a de racine primitives dans Un?

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 19-02-08 à 20:49

n ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 19-02-08 à 20:51

Ben non...il y en phi(n) ou phi(n) est le degré du polynome cyclotomique...toutes les racines n-ième ne sont pas primitives...

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 19-02-08 à 20:54

non mais \mathbb{U}_n c'est avec (k,n)=1 ou non ?

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 19-02-08 à 20:57

Non, je le répète Un c'est l'ensemble des racines n-ième de l'unité point.

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 19-02-08 à 21:03

1/ Si on prend \mathbb{U}_n=\{1\le k\le n\,, e^{\frac{2ik\pi}{n}}\} alors card \mathbb{U}_n=\phi(n)=card(\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})^* ??

2/ Si on prend \mathbb{U}_n=\{1\le k\le n\,, (k,n)=1\,, e^{\frac{2ik\pi}{n}}\} que vaut card \mathbb{U}_n ??

3/ Bref c'est bien \mathbb{U}_n=\{1\le k\le n\,, e^{\frac{2ik\pi}{n}}\}\simeq \mathbb{Z}/n\mathbb{Z} ??

Posté par
Rodrigo
re : Corps de rupture 19-02-08 à 21:08

Le 1) est faux relis ce qu'il y a plus haut si on prend Un comme dans le 1 (ce qui est la bonne définition) card Un=card Z/nZ=n

Le 2) bon passons sur le fait que ce ne soit pas la bonne défintion de Un le cardinal de cet ensemble est phi(n), le degré du polynome cyclotomique.

Le 3) est juste...d'ailleurs si tu crois ce que tu as ecrit au 3, comment peut tu dire au 1) que le card Un c'est celui de Z/nZ* puis que (Z/nZ)* et Z/nZ n'ont pas du tout le même cardinal.

Posté par
H_aldnoer
re : Corps de rupture 19-02-08 à 21:13

Ok!

Donc on a :
card( \{ 1\le k\le n\,, e^{\frac{2ik\pi}{n}}\})=n=card(\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})
card (\{ 1\le k\le n\,, (k,n)=1\,, e^{\frac{2ik\pi}{n}}\})=\phi(n)=card(\mathbb{Z}/n\mathbb{Z})^*

c'est bien ça ?

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