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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Z/pZ

Posté par
termina123
29-12-21 à 23:57

Bonsoir
Je bloque sur cet exercice :

Soit p nombre premier,
(\mathbb{Z} / p \mathbb{Z})^*=\mathbb{Z} / p \mathbb{Z} \; prive \; de \;  \{ 0 \}
Montrer que l'application ϕ envoyant x sur x^3 est un morphisme du groupe ((\mathbb{Z} / p \mathbb{Z})^*,\times ) sur lui-même et que son noyau ker(ϕ) est d'ordre ≤ 3.

J'ai réussi la première partie de la question c'est sur la deuxième que je bloque, j'ai que :
(Z/pZ)* est un groupe cyclique d'ordre p-1,
si on note n= ord(ker(ϕ)), n divise p-1, pgcd(n,p)=1,
pgcd(n,p)=1, on peut appliquer le petit théorème de Fermat

Posté par
Zrun
re : Z/pZ 30-12-21 à 00:18

Bonsoir,
Attention à la définition de l'ordre d'un sous-groupe , c'est le nombre d'éléments de celui-ci.
As-tu des résultats sur la structure de corps de \mathbb{Z}/p\mathbb{Z} ?

Posté par
carpediem
re : Z/pZ 30-12-21 à 12:35

salut

x^3 - 1 = (x - 1)(x^2 + x + 1) ...

Posté par
lionel52
re : Z/pZ 30-12-21 à 13:55

Un polynome de degré 3 admet au plus 3 racines

D'ailleurs c'est toujours vrai ce que je dis?

Posté par
termina123
re : Z/pZ 30-12-21 à 14:12

Ah ok donc il fallait dire que comme Z/pZ est un corps parce que p est premier alors le polynôme x3-1 de Z/pZ[x] admet au plus 3 racines et donc ker(ϕ) a au plus 3 éléments

lionel52 non par exemple dans Z/8Z et si P=x2-1Z/8Z[x] ce polynôme admet 4 racines : 1 3 5 7 alors qu'il est de degré 2 parce que Z/8Z n'est pas un anneau intègre
Merci pour l'aide

Posté par
GBZM
re : Z/pZ 30-12-21 à 14:16

C'est toujours vrai dans un corps, ou dans un anneau commutatif intègre.
Dans l'algèbre à division des quaternions, ce n'est pas vrai. Dans \Z/8\Z, ce n'est pas vrai.

Posté par
Foxdevil
re : Z/pZ 30-12-21 à 14:20

Bonjour,

Une autre méthode est de dire que s'il y avait plus de 4 éléments, on en aurait un d'ordre plus de 3 strictement. Car le noyau est cyclique, comme sous-groupe d'un groupe cyclique, et donc un de ses générateurs est d'ordre plus de 4...

Posté par
Zrun
re : Z/pZ 30-12-21 à 15:17

Foxdevil @ 30-12-2021 à 14:20

Bonjour,

Une autre méthode est de dire que s'il y avait plus de 4 éléments, on en aurait un d'ordre plus de 3 strictement. Car le noyau est cyclique, comme sous-groupe d'un groupe cyclique, et donc un de ses générateurs est d'ordre plus de 4...


C'est quand même sortir l'artillerie lourde pour un résultat qui est élémentaire

Posté par
Foxdevil
re : Z/pZ 30-12-21 à 15:27

Zrun @ 30-12-2021 à 15:17

Foxdevil @ 30-12-2021 à 14:20

Bonjour,

Une autre méthode est de dire que s'il y avait plus de 4 éléments, on en aurait un d'ordre plus de 3 strictement. Car le noyau est cyclique, comme sous-groupe d'un groupe cyclique, et donc un de ses générateurs est d'ordre plus de 4...


C'est quand même sortir l'artillerie lourde pour un résultat qui est élémentaire
Effectivement!

Posté par
termina123
re : Z/pZ 30-12-21 à 19:54

Bonsoir, la fin de l'exo :
2) Montrer que si p\not \equiv 1[mod 3] alors |ker(ϕ)|=1, et si p≡1[mod 3] alors |ker(ϕ)|=3
3) Enfin, on note C_3 (p)=\{ x^3 , x\in \mathbb{Z}/p\mathbb{Z}\} et C_3 (p)*=C_3 (p)\setminus \{0\}, montrer que si p≡1[mod 3], alors C_3 (p)*est l'ensemble des éléments x\in \mathbb{Z}/p\mathbb{Z} tels que x^{(p-1)/3}=1.

2)
Si p\not \equiv 1[mod 3], |ker(ϕ)|{1,2}
Mais si |ker(ϕ)|=2, il existe un x dans Z/pZ* tel que ker(ϕ)={1,x} mais comme ker(ϕ) est un groupe x²ker(ϕ) et donc x=-1 mais x3=-1 donc xker(ϕ) et donc ker(ϕ)={1}

Si p≡1[mod 3] alors (d'après un lemme du cours) il existe un élément x d'ordre 3 (x1 car 1 est d'ordre 1) et puisque ker(ϕ) est un groupe x²ker(ϕ) et donc ker(ϕ)={1,x,x²}

3)
Si p-1 est divisible par 3,
soit y\in C_3 (p)*,\; \exists x \in \mathbb{Z}/p\mathbb{Z}* tel que y=x3
alors y(p-1)/3=xp-1=1



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