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Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos

Posté par
athrun
19-12-11 à 19:17

Bonsoir,

je coince à la seconde question de cet exercice :

Citation :
1) Soit \mathcal{A}_\mathbb{Q} l'ensemble des algébriques su \mathbb{Q}, montrer que c'est un sous-corps de \mathbb{C}, puis montrer qu'il est dénombrable.

2) Soient \mathbb{K}\subset\mathbb{L} deux sous-corps de \mathbb{C}, on suppose que \alpha est algébrique sur \mathbb{L} et que le \mathbb{K}-espace vectoriel \mathbb{L} est de dimension finie (dimension notée [\mathbb{L}:\mathbb{K}]). Montrer que \alpha est algébrique sur \mathbb{K} puis en déduire que \mathcal{A}_\mathbb{Q} est algébriquement clos.


On pose \Large\mathbb{K}[\alpha]=\text{Vect}_\mathbb{K}\left((\alpha^k)_{k\in\mathbb{N}\right). On a démontré que \alpha est \mathbb{K}-algébrique si et seulement si \mathbb{K}[\alpha] est de dimension finie.

La 1) est faite, pour la 2) :

on a montré le résultat suivant :

Si K\subset L\subset M sont trois sous-corps de C et que L est de dimension finie sur K et si [M:L]<\infty alors [M:K]=[M:L}]\times[L:K].

Ainsi on montre que si [L:K]=n et que \alpha est algébrique de degré m sur L alors \left[L[\alpha]:L\right]=m. Donc \left[L[\alpha]:K\right]=mn mais K[\alpha] est un sous K-espace vectoriel de L [\alpha]  donc \dim_KK[\alpha]\leq mn et \alpha est algébrique sur K.


Mais en déduire que \mathcal{A}_\mathbb{Q} est algébriquement clos ? on n'a pas besoin de ça si ? Puisque tout élément de \mathcal{A}_\mathbb{Q} est déjà racine d'un polynôme non nul de \mathbb{Q}[X] ?


merci de votre aide

Posté par
athrun
re : Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos 19-12-11 à 19:18

(bien entendu on a démontre que K[a] était un sous-corps de C dans le cas où a est algébrique)

Posté par
Marmelade
re : Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos 19-12-11 à 19:34

Salut!
Prend a un element algébrique sur A_Q. Il faut que tu montres qu'il est dans A_Q (a priori tu sais juste que tout polynome a coeff dans Q admet une racine dans A_Q, mais il faut que tu montres le fait supplementaire que tout polynome a coeff dans A_Q admet une racine dans A_Q)?
Alors a est solution d'un polynome a coeffcient dans A_Q, ce polynome a un nombre fini de coefficients, prend L l'extension engendré par ces coeff sur Q, alors L est fini, et a algébrique sur L.

Posté par
Jord
re : Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos 19-12-11 à 19:36

Salut!

Pour montrer que A est algébriquement clos, il faut montrer que polynôme de A[X] a une racine dans A, et pas seulement les polynômes de Q[X]

Posté par
athrun
re : Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos 19-12-11 à 21:07

@ Marmelade :

je n'ai pas vu cette notion d'extension algébrique donc je ne comprends pas tellement ...

Donc pour montrer que \mathcal{A}_\mathbb{Q} est algébriquement clos, il suffit de montrer que pour tout élément \alpha algébrique sur \mathcal{A}_\mathbb{Q} alors \alpha est dans \mathbb{A}_\mathbb{Q} :

Soit \alpha algébrique sur \mathcal{A}_\mathbb{Q}. On a \mathbb{Q}\subset\mathcal{A}_\mathbb{Q} deux sous-corps de \mathbb{C} donc d'après la 2), \alpha est algébrique sur \mathbb{Q} donc appartient à \mathcal{A}_\mathbb{Q}.

@ Jord :

ok, mais je ne peux le démontrer de cette façon en utilisant juste la question 2) ?

Posté par
DHilbert
re : Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos 19-12-11 à 21:25

Cf. (particulièrement les pages 4 et 5)

A +

Posté par
lolo271
re : Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos 20-12-11 à 11:32

Athrun  tu ne peux utiliser juste le 2 car   ton extension AQ / Q n'est pas finie.

En revanche si  a  est algérique sur  AQ  , son polynôme annulateur (un) n'a qu'un nombre fini de coefficients ce qui doit te suffire pour conclure en utilisant le 2).

Posté par
athrun
re : Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos 20-12-11 à 21:15

Bonsoir,

merci DHilbert pour la documentation, c'est fort intéressant bien que parfois un peu indigeste pour une première fois !

@ lolo271 : eh oui j'avais zappé ce point là !

Mais alors ce que j'aimerais comprendre, avant d'essayer de démontrer quoi que ce soit, c'est que pour

démontrer que AQ est effectivement algébriquement clos, il me suffit de montrer que tout élément algébrique sur AQ est dans AQ ?


Si tel est le cas, en m'inspirant de votre propos ainsi que de celui de Marmelade :
soit a algébrique sur AQ, soit P son polynôme minimal dans AQ. P a un nombre fini de coefficients, disons b1,...,bp.

Je considère alors l'extension L engendrée par {b1,...,bp} (si j'ai bien compris c'est le plus petit corps contenant {b1,...,bp} ?). Elle est de dimension finie sur . a est algébrique sur L donc sur d'après 2), et ainsi a est dans AQ.

Posté par
lolo271
re : Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos 21-12-11 à 13:48

oui  pour la fin c'est tout à fait ça (éventuellement quelques étapes à détailler).

1) K  algébriquement clos  SSI  2) pour  tout  a dans L  extension algébrique, il est dans  K  SSI   3)tout polynôme de K[X]-K a une racine dans K SSI  4)  tout polynôme de  K[X]-K se décompose en facteurs irréductibles.


Je suppose que tu veux montrer que 2° équivaut à 3)  (ce sont des définitions équivalentes et suivant les cours on part de l'une ou l'autre et on prouve les autres)

2 -->  3    ,  soit  P(X) dans K[X] -K  polynôme,  alors  si  Q(X) est un facteur irréductible de P , L=   K[X]/(Q(X)  est un corps extension de  K  de degré  deg Q .

la classe de X est racine de  Q(X) dans L  donc d'après 2) cette racine est dans K , donc  degré Q=1 , cqfd .

3-->> 2  si  a  est algébrique son polynôme minimal est irréductible et a une racine d'après 3) donc a est dans K .

Posté par
lolo271
re : Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos 21-12-11 à 13:48

4° j'ai voulu écrire facteurs de degré 1

Posté par
athrun
re : Ensemble des algébriques sur Q est algébriquement clos 27-12-11 à 16:42

Merci.



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