1) Il suffit de remarquer (oui, enfin...
) que
où \phi_d est le d-ème polynôme cyclotomique. (par récurrence, c'est easy).
Une considération de degré donne alors la réponse souhaitée.
2) Soit x un élément d'ordre n. Alors pour tout 0<=i,j< n on a "i différent de j"==>x^i différent de x^j.
Mais alors {x^j, j€[0,n]} sont les racines du polynôme X^n-1.
D'où le résultat.
3) Soit x un élément d'ordre d de k*. Alors x engendre le groupe des racines d-ièmes de l'unité (ie, le groupe des racines de X^d-1). Mais ce groupe est canoniquement isomorphe à (Z/dZ,+) qui comme chacun sait possède
générateur.
D'où le résultat.
4) I'm still thinking...