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Déterminer les inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z

Posté par
Riku
04-10-21 à 13:38

Bonjour à tous, j'ai commencé à étudier les groupes en cours et j'essaie d'appronfondir le sujet, mais un exercice me pose problème.
Déterminez (x,y) entiers tels que  x^2 - 2y^2=1
ce qui équivaut à (x-y*sqrt(2) )*(x+y*sqrt(2))=1
Cela revient à chercher les élément inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z.
J'ai vu sur un forum que la solution consistait à dire que y=1+sqrt(2) était générateur des solutions (ie (1+sqrt(2)^x engendrait les inversibles ).
or (1+sqrt(2))*(1-sqrt(2))=-1
donc les solutions sont (1+sqrt(2))^2x = (3+2*sqrt(2))^x.
Mon problème est que je ne comprends pas comment montrer que les inversibles sont engendrés par un élément et comment trouver ce générateur.
Il est possible qu'il y ait des erreurs , merci de votre compréhension.

Posté par
jsvdb
re : Déterminer les inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z 04-10-21 à 13:45

Bonjour Riku.
Je ne comprend pas la notation \Z/\sqrt 2\Z, ce ne serait pas plutôt l'anneau \Z+\sqrt 2\Z ?

Posté par
Riku
re : Déterminer les inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z 04-10-21 à 13:53

Je viens de vérifier et je me suis bien trompé il semble que la notation soit Z[sqrt(2)] et non Z/sqrt(2)Z

Posté par
bernardo314
re : Déterminer les inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z 04-10-21 à 14:50

Bonjour,

ton anneau est muni d'une "norme"  N( a + b V 2) = a2-2b2 . Et tu dois savoir que la valeur vaut  1 ou -1  si et seulement si tu as affaire à un inversible.

Ensuite si   z  est dans un groupe  zn y est aussi, la difficulté est de trouver   z  le plus "petit" possible (positif) différent du neutre et de montrer qu'il existe 3 + 2V 2  semble convenir ...  Ce n'est pas évident de trouver le générateur il y a plusieurs étapes...

Posté par
GBZM
re : Déterminer les inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z 04-10-21 à 15:01

Bonjour,

De quel groupe parle-t-on ? Du groupe des inversibles de \Z[\sqrt 2] ou du groupe de ses éléments de norme 1 ?

Posté par
jsvdb
re : Déterminer les inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z 04-10-21 à 16:02

L'élément \sqrt 2+1 est inversible et d'inverse \sqrt 2-1.
Du coup, avec une récurrence, on peut trouver les (\sqrt 2+1)^n.

Si on écrit (\sqrt 2+1)^n = \alpha_n + \beta_n \sqrt 2, il vient les relations

\begin{cases} \alpha_{n+1}=\alpha_n+2\beta_n \\\beta_{n+1}=\alpha_n+\beta_n  \end{cases}

avec \alpha_0 =1, \beta_0 = 0

Les premiers sont :

(\sqrt 2+1)^0 = 1+0\sqrt 2

(\sqrt 2+1)^1 = 1+1\sqrt 2

(\sqrt 2+1)^2 = 3+2\sqrt 2

(\sqrt 2+1)^3 = 7+5\sqrt 2

(\sqrt 2+1)^4 = 17+12\sqrt 2

(\sqrt 2+1)^5 = 41+29\sqrt 2

etc

Et bien entendu, on prend les opposés et conjugués de ces objets.
Une recherche excel amène à poser comme conjecture qu'il n'y a pas d'autre solution que celle exposées ci-dessus.
Sauf erreur, bien entendu

Posté par
Riku
re : Déterminer les inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z 04-10-21 à 16:14

GBZM @ 04-10-2021 à 15:01

Bonjour,

De quel groupe parle-t-on ? Du groupe des inversibles de \Z[\sqrt 2] ou du groupe de ses éléments de norme 1 ?

Nous parlons du groupe des inversibles de Z[sqrt(2)].

jsvdb @ 04-10-2021 à 16:02

L'élément \sqrt 2+1 est inversible et d'inverse \sqrt 2-1.
Du coup, avec une récurrence, on peut trouver les (\sqrt 2+1)^n.

Si on écrit (\sqrt 2+1)^n = \alpha_n + \beta_n \sqrt 2, il vient les relations

\begin{cases} \alpha_{n+1}=\alpha_n+2\beta_n \\\beta_{n+1}=\alpha_n+\beta_n  \end{cases}

avec \alpha_0 =1, \beta_0 = 0

Les premiers sont :

(\sqrt 2+1)^0 = 1+0\sqrt 2

(\sqrt 2+1)^1 = 1+1\sqrt 2

(\sqrt 2+1)^2 = 3+2\sqrt 2

(\sqrt 2+1)^3 = 7+5\sqrt 2

(\sqrt 2+1)^4 = 17+12\sqrt 2

(\sqrt 2+1)^5 = 41+29\sqrt 2

etc

Et bien entendu, on prend les opposés et conjugués de ces objets.
Une recherche excel amène à poser comme conjecture qu'il n'y a pas d'autre solution que celle exposées ci-dessus.
Sauf erreur, bien entendu

Mon problème n'est pas là , je veux savoir comment on a su que 1 +sqrt(2) est un générateur du groupes des inversibles.

Posté par
jsvdb
re : Déterminer les inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z 04-10-21 à 17:01

Je ne sais pas si c'est un générateur des inversibles, mais en tout cas, je n'ai pas "plus petit" qui ne soit pas le neutre, et qui soit inversible (\sqrt 2 ne l'est pas).
Comme je pense qu'il n'y a pas d'autres inversibles autres que les puissances de 1+\sqrt 2, ainsi que leur conjugués et opposés, j'imagine que 1+\sqrt 2 doit être un générateur du groupe des unités de \Z[\sqrt 2].

Ou si tu préfères, je n'arrive pas à trouver d'autres couple d'entiers vérifiant x^2-2y^2 = 1, autre que ceux que j'ai exposés.

Mais bon, tout cela demande à être démontré et je sais pas faire.

Mais on peut faire une petite analyse de l'équation x^2-2y^2 = 1 : si x et y sont plus grand que 2 alors
- x est impair
- y est pair
- x et y sont premiers entre eux (Bezout)

Posté par
GBZM
re : Déterminer les inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z 04-10-21 à 17:05

Riku @ 04-10-2021 à 16:14


Nous parlons du groupe des inversibles de Z[sqrt(2)].

Je croyais que ton exercice consistait à trouver les éléments de norme 1 ? Bon, d'accord, parlons des inversibles.

Citation :
je veux savoir comment on a su que 1 +sqrt(2) est un générateur du groupes des inversibles.


C'est un générateur du groupe des inversibles positifs (l'ordre étant donné par le plongement dans \R). Sur ce dessin les inversibles sont les points entiers des hyperboles rouges, et les inversibles positifs sont dans la zone bleue. Tu peux voir que 1+\sqrt2 est le plus petit inversible strictement plus grand que 1. Avec ça, tu peux en déduire qu'il engendre les inversibles positifs (pense à la démonstration pour les sous-groupes additifs de \R).

Déterminer les inversibles de l\'anneau Z/sqrt(2)Z

Posté par
jsvdb
re : Déterminer les inversibles de l'anneau Z/sqrt(2)Z 04-10-21 à 17:10

Tiens, tu devrais trouver ton bonheur ici : Anneau Z[V2] Eléments inversibles



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