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Element primitif (contrexemple)

Posté par
Camélia Correcteur
15-01-07 à 14:37

Bonjour
Voici un contrexemple au théorème de l'élément primitif que j'ai plus ou moins bricolé, donc qui est à vérifier.

Rappel: Soient K L deux corps commutatifs. S'il existe L tel que L=K[] alors les corps F tels que KFL sont en nombre fini.

Soit L=F2(X,Y) (les fractions rationnelles à coefficients dans F2=Z/2Z) et soit K=F2(X2,Y2).
Montrer que L est un K-espace vectoriel de dimension 4.
Montrer qu'il existe une infinité de corps intermédiares.
Accessoirement, dire pourquoi l'extension L sur K n'est pas séparable.

Posté par
Cauchy
re : Element primitif (contrexemple) 15-01-07 à 15:41

Bonjour,

dans ton rappel l'extension est bien finie?

Posté par
raymond Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 15-01-07 à 17:09

Bonjour.
Mes connaissances dans ce domaine se sont bien estompées.
J'imagine que 1, X, Y, XY jouent un rôle dans la preuve de la première question, mais sans plus.
Cordialement RR.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 16-01-07 à 14:10

Rebonjour
J'espère qu'aujourd'hui ça ira mieux! OUI, l'extension est finie. OUI, Raymond a raison sur la base, et on peut traiter la suite avec pas grand chose, simplement on ne voit pas le rapport avec les éléments primitifs.
A plus!

Posté par
raymond Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 16-01-07 à 15:07

Bonjour Camélia.

Peut-on écrire ici que F_{2}(X,Y) \ = \ F_{2}[X,Y] \ ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 16-01-07 à 15:09

Salut Raymond
Non, 1/X existe bien! et n'importe quoi d'autre au dénominateur!

Posté par
Cauchy
re : Element primitif (contrexemple) 16-01-07 à 15:35

On peut en exhiber une infinité d'extensions?

Peut etre une idée je sais pas ce que ca vaut,si il existait P dans L tel que L=K(P) alors tout élément de L s'ecrirait :

a0+a1P+a2P^2+a3P^3 mais P^2 serait dans K donc la dimension serait 3 en fait non?

Posté par
raymond Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 16-01-07 à 16:36

Bonsoir.

Ouf ! Je viens enfin de montrer que F_{2}(X,Y) est un F_{2}(X^2,Y^2)- espace vectoriel.
La base canonique étant 1, X, Y, XY.

A plus RR.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 17-01-07 à 14:08

Bravo Raymond, on écrira une solution à la fin!
Non, Cauchy la dimension serait bien 4! (1,P,P2,P3), ça fait 4!

Posté par
Cauchy
re : Element primitif (contrexemple) 17-01-07 à 14:35

Bonsoir,

en fait je voulais essayer de montrer que si P est dans L alors P² serait dans K et donc on exprimerai en fonction seulement de 1,P et P^3 je sais pas si je dis n'importe quoi.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 17-01-07 à 14:40

Eh bien, tu as vu le point crucial qui est que tous les carrés de L sont dans K! Et là ton argument a l'air de marcher. Moi j'avais une infinité d'extensions intermédiaires. On attend le feu vert de Raymond et on écrit une solution!

Posté par
raymond Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 17-01-07 à 15:40

Bonjour Camelia et Cauchy.

Feu vert pour la preuve ! J'attends avec impatience.

A plus RR.

Posté par machpion (invité)re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 14:02


Attendez je voudrais encore y réfléchir, je crois que ton idée, outre le fait qu'elle implique l'existence d'un élément non primitif, permet de construire une spiroide algébrique d'éléments anti-primitifs.
Cela me semble étroitement lié à la conjecture de Riemann

Posté par
raymond Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 14:05

Bonjour machpion.

Peux-tu détailler le lien avec la conjecture de Riemann ?

A plus RR.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 14:15

Bonjour
Je veux bien attendre encore un peu, mais les interventions précédentes de machpion me laissent un peu rêveuse!

Posté par
raymond Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 14:24

Bonjour Camélia.

Nous avons un génie méconnu sur le site ! Il est intéressant de consulter ses messages : il fait progresser les mathématiques à grands pas. Je pense que tu peux publier, machpion connaît certainement déjà tout sur la théorie des extensions de corps.

Cordialement RR.

Posté par
Cauchy
re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 14:39

Bonjour,

Citation :
Il est intéressant de consulter ses messages


Genre ca :
Citation :

Mon niveau en maths dépasse largement celui de tout le monde sur ce site.


Posté par
raymond Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 14:45

Bonjour Cauchy.

C'est à ce message en particulier auquel je faisais allusion.

A plus RR.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 14:47

OK! C'est bien ce qui me semblait!
Donc, voilà!

La clé est dans le fait qu'à cause de la caractéristique 2, on a (a+b)2=a2+b2 et qu'il s'en suit que pour tout P de L on a P2K.

Une première conséquence, que je n'avais pas vue, mais que Cauchy a bien remarquée, est qu'une extension primitive de K dans L est de degré au plus 2 (ce qui rend inutiles mon rappel et l'usage d'une infinité d'extensions)

Ensuite: Il est clair que 1,X,Y,XY sont linéairement indépendants sur K (un simple travail sur les degrés après réduction au même dénominateur). Ce qui l'est moins c'est qu'ils engendrent L. Or
\frac{P(X;Y)}{Q(X,Y)}=\frac{PQ(X,Y)}{Q^2(X,Y)}
et Q2 est dans K. En regardant à nouveau les degrés on peut écrire PQ=A+XB+YC+XYD avec, A,B,C,D polynômes dans K et on a alors
\frac{P}{Q}=\frac{A}{Q^2}+\frac{B}{Q^2}\ X+\frac{C}{Q^2}\ Y+\frac{D}{Q^2}\ XY

On a donc une extension de degré 4!

Moi, j'avais considéré les extensions K(X^{2n+1}-Y) qui m'ont l'air toutes distinctes, mais c'est devenu inutile.

Enfin, le polynôme Z2-X2 de K[Z] est irréductible dans K et a récupéré directement la racine double X dans L ce qui montre bien que l'extension n'est pas séparable!

PS: Ca marche très bien avec n'importe quel nombre premier p à la place de 2, mais c'est un peu plus long à écrire!

Posté par
Cauchy
re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 15:08

Merci,

comment tu montres que les extensions K(X^(2n+1)-Y) sont toutes distinctes?

Posté par machpion (invité)re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 15:20

D'abord je ne trouve pas très correct d'aller consulter mes messages pour remuer le passé.

Le lien avec l'hypothèse de Riemmann est la suivante.

Considérons une surface sur laquelle tout lacet est mésoscopiquement homotope à un point.

Cela signifie que pas à pas, on peut construire une spiroïde algébrique allant du point au lacet.

Chacun des lacets intermédiaires définit une extension de corps lorsqu'on munit l'ensemble des lacets contenant mésoscopiquement un point fixé muni des lois de corps canoniques.

Le degré infinitésimal de cette spiroïde est, après réduction de la caractéristique, un élément primitif ou non.

Jamais une spiroïde formée d'éléments anti-primitfs ne permettra de déformer le lacet sans faire trop de faux pas (mathématiquement le nombre de faux pas par unité de corrélation ne sera pas uniformément borné).

Le contre-exemple que vous donnez ne semble pas donner exactement une telle spirale, mais une approximation de celle-ci en un sens assez fort.

Ce qui nous laisse dériver sur de nouvelles conjectures.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 15:21

C'est là que je n'étais pas trop sûre de moi. J'ai l'impression que K(X^{2n+1}-Y) ne contient pas X^{2n-1}-Y et j'ai écrit des égalités qui m'ont presque convaincue! C'est pourquoi j'aprécie ton argument direct!

Posté par machpion (invité)re : Element primitif (contrexemple) 18-01-07 à 15:38

désolé, je parlais bien entendu de la conjecture de Poincaré et non de l'hypothèse de Riemann



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