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Exo défi: En route pour la réciprocité quadratique

Posté par
1 Schumi 1
23-09-08 à 20:51

Bonsoir à tous

Un exo que j'ai fait hier et que je trouve assez zoli. Pour ceux qui aiment un peu les corps finis donc...


Soient p et q deux nombres premiers distincts. Soit F une extension de décomposition du polynôme \rm P=X^q-1 sur le corps \rm\mathbb{F}_p.

a) L'automorphisme de Frobenius \rm\phi\in Gal(F/\mathbb{F}_p) induit une permutation des racines de P. Déterminer sa décomposition en cycles à supports disjoints.
b) Montrer que \rm Gal(F/\mathbb{F}_p) est un sous-groupe du groupe alterné \rm\mathfrak{A}_q si et seulement si p est un carré dans \rm\mathbb{Z}/q\mathbb{Z}.

Bonne réflexion.


Ayoub.

P.S: Contrairement à ce qu'il peut sembler, il n'est pas nécessaire de s'y connaître en théorie de Galois pour résoudre cet exo. Il suffit juste de savoir que... oups, j'en ai déjà trop dit.

Posté par
1 Schumi 1
re : Exo défi: En route pour la réciprocité quadratique 24-09-08 à 20:51

Personne?

Posté par
Rodrigo
re : Exo défi: En route pour la réciprocité quadratique 25-09-08 à 01:46

Oh ben c''tes pas tres compliaue d'une part de trouver explcitemet F a l'aide de polynome cyclotomique comme ils sont irred l'action de galois est transitive, on trouve donc facilement la permutation, et domc sa signature qui vaut le symbole de legendre de (-1)^q-1
Le seul point un peu delicat est le calcul effectif de la signature, sans utiliser l'argument massue que constitue un thoereme bien connu (?) de Frobenius (Frob-Zolotarev, me semble t'il). On peut se rappeler que le carractere quadratique (i.e) le symbole de legendre est le seul morphisme non trivial de Fp^r dans Z/2 et qu'il coincide donc avec la signature (qui n'est plus le nombre d'inversion!!) ainsi aue un morphisme d,un groupe de matrice dans un groupe abelien se factroise a travers le detrminant, si les matrices ne sont pas de taille 2 et si le corps n'est pas F2 (decidement 2 quelle plaie!!) ce qui revient en fait a demontrer le theoreme mentionne...

Posté par
1 Schumi 1
re : Exo défi: En route pour la réciprocité quadratique 26-09-08 à 12:35

Salut Rodrigo

Yavait longtemps...
Ma démonstration est quand même bien plus élémentaire... (le calcul de la signature se règle en moins de 3 lignes ici, tout marche très vite et bien).

Citation :
On peut se rappeler que le carractere quadratique (i.e) le symbole de legendre est le seul morphisme non trivial de Fp^r dans Z/2 et qu'il coincide donc avec la signature (qui n'est plus le nombre d'inversion!!) ainsi aue un morphisme d,un groupe de matrice dans un groupe abelien se factroise a travers le detrminant, si les matrices ne sont pas de taille 2 et si le corps n'est pas F2 (decidement 2 quelle plaie!!) ce qui revient en fait a demontrer le theoreme mentionne...

C'est précisemment pour ça que j'adooore te voir intervenir sur des topics d'algèbre... Il y a juste un truc que je comprends pas c'est quand tu dis que "la signature ne représente alors plus le nombre d'inversion"... c'est quoi c'te histoire encore là? On le définit comment dans ces conditions?

Posté par
Rodrigo
re : Exo défi: En route pour la réciprocité quadratique 29-09-08 à 17:31

Salut,
Je suis curieux de voir comment tu calcule cette signature autrement aue par des arguments similiares aux miens?
Parce que je dis que la base naturelle pour ecrire la matrice de permutation c'est celle donne par les conjugues sous l'action du frob (vu que celle ci est transitive), mais on a pas l'identite calssique entre detrminant et siganture, il y a un symbole de legendre qui se glisse la dedans...Pour resumer ta methode m'interesse...

Posté par
1 Schumi 1
re : Exo défi: En route pour la réciprocité quadratique 29-09-08 à 17:52

On doit avoir la même méthode (je vois pas 50 manières de répondre à cette question) mais disons que j'utilise pas tout le jargon que tu as utilisé. Maintenant, il est très probable qu'au fond ça soit exactement la même chose; le contraire m'étonnerait.

Je ne considère pas la racine triviale 1. Comme dirait mon prof de math: "ce n'est pas d'un interêt foudroyant". En fait, après c'est super simple:
On prend une racine, disons e et on calcule le cardinal de \{\phi^n(e), n\in\mathbb{N}\}. On voit assez facilement que cet ensemble est de cardinal d où d est l'ordre de p dans Z/qZ.
Au final, on se retrouve avec un 1-cycle et (q-1)/d cycles d'ordre d.


Posté par
Rodrigo
re : Exo défi: En route pour la réciprocité quadratique 29-09-08 à 18:00

Attends je suis pas sur de comprendre, le cardinal de cet ensemble c'est (q-1), car tu est dans le corps de decomposition du polynome 1+T+..+T^{q-1}, sur Fp, qui est donc de degre q-1, les racines de ce polynome sont alors e, e^p,..,e^p^(q-1)...Non?

Posté par
1 Schumi 1
re : Exo défi: En route pour la réciprocité quadratique 29-09-08 à 18:02

Mais P n'a aucune raison d'être irréductible sur Fp, si?

Posté par
Rodrigo
re : Exo défi: En route pour la réciprocité quadratique 29-09-08 à 18:13

Effectivement...



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