Un peu d'aide les sages svp

Bonsoir

Voilà, j'ai un polynôme $P(X)=X^4+X^2+X+1$ et sa réduction modulo 3 que l'on note $\bar{P}$. On fixe une clôture algébrique $\Omega$ de $\mathbb{F}_3$, et pour $n\ge 1$ on note $\mathbb{F}_{3^n}$ l'unique sous-corps de $\Omega$ de cardinal $3^n$.

Tout d'abord je dois montrer que $\bar{P}$ est irréductible sur $\mathbb{F}_3$.
Alors première question, sauf erreur de ma part $\bar{P}= X^4-2X^2-2X-2$, donc puis-je utiliser le critère d'Eisenstein ici ? Ou est-ce que ce critère ne s'utilise que sur $\mathbb{Z}$ et $\mathbb{Q}$ ?
S'il n'est pas utilisable, sachant que c'est un polynôme de degré 4 dans $\mathbb{F}_3$, dois-je tester le produit de tous les polynômes de degré 2, puisque $\bar{P}$ n'a pas de racine dans $\mathbb{F}_3$?

Ensuite je dois prouver que $P$ est irréductible sur $\mathbb{Q}$, vu que Eisenstein ne fonctionne pas, existe-t-il une méthode particulière ?

Enfin je dois prouver que $\bar{P}$ possède une racine dans $\mathbb{F_{81}}$. Ici encore existe-t-il une méthode ou un théorème qui viendrait à mon secours afin de ne pas tester les 81 valeurs ? et que $\bar{P}$ est scindé sur $\mathbb{F_{81}}$.

Merci de votre aide !!

Réponses

  • 1) Le critère d'Eisenstein s'applique pour tout anneau factoriel
    2) SI P est réductible sur $\Q$, alors passage à $\mathbb F_3$....
    3)" Ici encore existe-t-il une méthode...." Oui la méthode d'apprendre son cours.
  • Salut,

    Alors on peut essayer de faire un peu mieux que de tester tout les polynômes.

    Déjà, remarque que les deux polynômes du second degré sont irréductibles et on peut prendre avec coefficient dominant égal à $1$.

    Bref, il reste $X^2+1$, $X^2+X-1$ et $X^2-X-1$.

    Ensuite, remarque que $i$ n'est pas racine de ton polynôme ($i$ c'est un élément de ta clôture algébrique tel que $i^2=-1$). Ensuite remarque, que ton polynôme n'admet pas de racine double dans ta clôture algébrique $(pgcd(P,P^\prime)$ ... il ne reste plus que :

    $P=(X^2+X-1)(X^2-X-1)$ ?

    Ensuite, pour la racine dans $\mathbb{F}_{3^4}$, non il ne faut pas tester. L'idée est d'utiliser le fait que lorsque tu te fixes une clôture algébrique il n'y a qu'une unique extension de degré $4$ de $\mathbb{F}_3$, donc si $\theta$est une racine de $P$ dans la clôture, alors $\mathbb{F}_{3^4}=\mathbb{F}_3[\theta]$ (P est irréductible).
  • Question : comment tu peux tester les $81$ valeurs ?

    Déjà, est-ce que tu peux tester sur les $9$ éléments de $\mathbb{F}_{3^2}$ ?
  • Avant tout merci de votre aide.

    Quand je parlais de tester les 81 éléments, j'exprimais avec mes mots la possibilité de calculer P(0), P(1)... afin de trouver les racines éventuelles de $\bar{P}$ dans $\mathbb{F_{81}}$.
    Mais à la lecture de votre question, j'ai du écrire une belle ânerie!

    Si je persiste dans mon ânerie, je dirais que "tester" les 9 éléments de $\mathbb{F_{9}}$ peut être un peu long mais envisageable.
  • Salut,

    La question, c'est comment t'y prendre ? Je veux dire donne moi des éléments de $\mathbb{F}_9$ ? Comment tu les fabriques ?

    Pour être encore plus clair, donne moi un élément de $\mathbb{F}_{81}$ qui n'est pas dans $\mathbb{F}_9$, par exemple.
  • Pour répondre à Jaopa que je remercie également, je n'ai pas encore de cours, je travaille seule et essaie de prendre un peu d'avance sur ma rentrée prévue fin octobre (je suis étudiante à distance).
    Donc effectivement il y a des trous dans ma raquette, mais ils sont dus à mon organisation férine lol.
  • A mon sens tous les éléments de $\mathbb{F_9}$ sont dans $\mathbb{F_{81}}$.
  • Oui c'est vrai. Mais ça ne répond pas a la question ;)
  • 9 est par exemple un élément de $\mathbb{F_{81}}$ qui n'est pas dans $\mathbb{F_9}$
  • Ah bon ? Pourquoi,tu peux expliquer ?
  • Remarque n'aie pas peur d'écrire de grosses bêtises. Ca permettra de comprendre ce que tu as compris ou pas.
  • Les éléments de $\mathbb{F_9}$ sont les entiers 0, 1,...,8
  • Bon, ça tu dois absolument comprendre que ce n'est pas vrai ! Répètes le en boucle le corps a $9$ éléments n'est pas $Z / 9Z$ car $Z /9Z$ n'est pas un corps.

    Donc la question c'est qu'est ce que c'est concrètement $\mathbb{F}_{3^2}$ ?

    PS : je vais faire un texte plus long ce soir car même si j'ai envie d'écrire maintenant, je dois aller travailler un petit peu :'(
  • Oui pardon je viens de comprendre mon erreur, pour que Z/nZ=$\mathbb{F_n}$ et soit un corps, il faut que n soit premier!
  • Oui donc faut réussir à comprendre avec les mains cet objet $\mathbb{F}_{3^2}$ :D
  • Ok, en tout cas c'est vraiment très aimable de votre part de m'accompagner comme çà.
    Je vais farfouiller sur le web à la recherche d'explications simples sur les corps finis et je répondrais à votre question.
  • On note $\Omega$ lune clôture algébrique de $k:=\mathbb{F}_3$. Alors comment construire $K:=\mathbb{F}_{3^2}$ ?

    Je commence par une résultat classique. Soit $Q \in k[X]$ irréductible sur $k$ de degré $n$, notons $\theta$ une racine de $Q$ dans $\Omega$. Alors $(k[\theta] | k)$ est une extension de degré $n$.

    Dans le cas d'un corps fini, cette construction ne dépend pas du polynôme mais seulement du degré (C'est fort comme résultat).

    Autrement dit, pour construire une extension de degré $2$ sur $k$, il suffit de se donner un polynôme irréductible sur $k$ de degré $2$.

    Par exemple, prenons $Q=X^2+1$ irréductible sur $k$. Notons $i$ une racine de $P$ sur $\Omega$, et considérons; $k[ i ]:=\{ a+ib, a,b \in k \}$ c'est la seule extension de $k$ contenu dans $\Omega$ donc il s'agit de $K$.

    Du coup, les éléments de $K$ sont $\{-1,0,1,i,-i,1+i,1-i, -1+i,-1-i \}$ avec la règle classique pour le produit $i^2=-1$.

    Du coup, maintenant tu peux vérifier si $P$ admet des racines dans $K$.
  • Merci encore pour tout ce temps que vous m'avez consacré.
    Vos explications sont claires, toutefois il faut vraiment que je recherche des cours simples sur internet me permettant d’appréhender certaines notions encore trop abstruses pour moi (lien entre extension et clôture...).
  • Oui, il faut surtout voir la notion d'extension de corps, et les méthodes pour construire les extensions de degré fini ... ici j'ai construit une extension en ajoutant le symbole $i$ (comme pour le corps des nombres complexe). Pour les clôtures algébriques, c'est un peu plus technique mais admettre l'existence c'est bien aussi.

    N'hésite pas si tu as des questions.
  • Bonsoir,

    Pour se familiariser avec $\mathbb{F}_9$, on peut aussi poser $\alpha = 1 + i$ et on a $\alpha ^2 = - i$, $\alpha ^3 = 1 - i$ et ainsi de suite (exercice, vérifier que les puissances de $\alpha$ donnent les huit éléments non nuls de $\mathbb{F}_9$

    Question : peut-on faire la même chose avec tous les éléments de $\mathbb{F}_9$, et sinon, combien d'éléments de $\mathbb{F}_9$ se prêtent-ils à se petit jeu ?

    indication, que dire des inversibles de $\mathbb{F}_9$ ? Sa structure est-elle connue ? Et ses générateurs ?

    indications encore, poser $\beta = \alpha ^3$ et calculer les puissances de $\beta$

    Amicalement

    Volny DE PASCALE
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