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Corps fini

Bonjour à tous,

Voilà un exemple d'application sur un corps fini tiré d'un bouquin :

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Je ne comprends pas trop comment on aboutit à cette expression de $\alpha^{3}$...

Pouvez vous m'aider?

Merci par avance.

Réponses

  • Dans $L$, on a $\alpha^3+\alpha+1=0$, par définition de $L=\mathbf{F}_5[X]/(X^3+X+1)$ et de $\alpha=\bar{X}$.
  • Merci beaucoup MathCoss!

    Puis-je en déduire que tout élément de L serait racine du polyôme qui engendre l'idéal par lequel on quotiente?
  • Hello,

    Ca fait un peu beaucoup de racines pour un polynôme de degré $3$ sur un corps ;-)
  • Effectivement! donc cette propriété ne concernerait que les éléments de la base de L peut être?

    Désolé pour les questions naives mais je découvre ce chapitre et ne maitrise pas encore toute les notions...
  • @raboteux,

    En paraphrasant Math Coss, que vaut $\overline{X^3+X+1}$?
  • $\overline{0}$ je suppose non?
  • Tu supposes seulement? :-)
  • @Raboteux : est-ce que $1$ est racine ?
  • Diversion : on peut présenter le corps des complexes comme $\C=\R[X]/(X^2+1)$ et $\mathrm{i}=\bar{X}$. Par construction, $\mathrm{i}^2+1=0$, il y a une autre racine de $T^2+1$ (polynôme en une indéterminée $T$ à coefficients dans $\C$) dans $\C$ (laquelle ?) mais tout élément de $\C$ n'est pas une racine.

    NB : Je lève l'ambiguïté créée par l'usage multiple de $X$.
  • Non 1 n'est pas racine, la série de devinette me fait dire que mon idée de racine était une fausse interprétation lol
  • Mais d'ailleurs @raboteux, notre polynôme $X^3+X+1$ a-t-il seulement une racine dans $\mathbb{F}_5 [X]$?
  • à priori pas de racine sur les 5 valeurs possibles des scalaires pris dans $\mathbb{F}_5 $
  • On pouvait s'y attendre en voyant la première ligne de l'exemple, non?:-)
  • J'ai encore un peu de mal à faire le lien, peux tu m'expliquer STP?

    Merci encore.
  • S'il y avait une racine $\newcommand{\F}{\mathbf{F}}\alpha\in\F_5$, disons simple, le polynôme se factoriserait en $X^3+X+1=(X-\alpha)Q$ et le quotient se décomposerait par le lemme chinois en $\F[X]/(X-\alpha)\times\F[X]/(Q)$, qui n'est jamais un corps.
  • Ouf! j'ai compris je crois, donc l'indication qui aurait du me parler dans l'énoncé est que L est un corps, l'existence d'une racine aurait été incompatible avec ce fait, c'est cela?
  • Oui. (En cas de racine multiple, il y aurait des nilpotents dans le quotient.)
  • Merci à tous pour le temps consacré!
  • @raboteux,
    Absolument, mais il y a bien plus d'informations importantes et intéressantes dans la réponse de Math Coss:
    - Le lemme chinois te dit que si dans un anneau principal $A$, les éléments $a_1, a_2,...,a_n$ sont premiers entre eux deux à deux, alors on a le résultat suivant :
    $A/aA$ est isomorphe à $A/a_1 A \times...\times A/a_n A$, en notant le produit des $a_i$.
    - Le produit cartésien de deux corps n'est jamais un corps (il suffit de voir ce qu'il se passe du côté de ses inversibles).

    Et oui, $\newcommand{\F}{\mathbf{F}}\F_p [X] /(P)$ est un corps si et seulement si $(P)$ est irréductible(dans $\newcommand{\F}{\mathbf{F}}\F_p [X]$ évidemment).
  • @Raboteux : A te lire on dirait que tu as admis que le polynôme est irréductible ? Je me trompe ?
  • Bonjour
    en notant comme dans l'ouvrage la classe de $X$ par $\alpha$,
    et en utilisant $\alpha^3=-\alpha-1$, on peut faire des choses sans logiciel
    à partir de $\alpha^4=-\alpha^2-\alpha$

    on trouve assez rapidement $\alpha^{8,16,32}$ en fonction de $1,\alpha,\alpha^2$ :
    $\alpha^8=2\alpha-2$, et là on peut élever à la puissance $4 $ (sans passer par $\alpha^{16}$)
    ce qui donne
    $\alpha^{32}=-\alpha$
    donc $\alpha^{31}=-1$, et $\alpha$ est bien d'ordre $62$.

    et aussi $-\alpha$ est d'ordre $31$, ainsi que $\alpha^2+1$
    puisque $-\alpha$ et $\alpha^2+1$ sont inverses l'un de l'autre

    En remarquant que $\alpha+1=-\alpha^3$, on voit qu'effectivement $\alpha+1$ est d'ordre $31$.

    Par contre pour $\alpha+2$ et $\alpha+3$, je trouve que leur ordre est $62$ et pas $31$, puisque je trouve que leur puissance $31$ est $-1$ ; mais bon ma main a probablement flanché :
    $(\alpha+3)^2=\alpha^2+\alpha-1$

    $(\alpha+3)^4=-2\alpha^2-1$
    $(\alpha+3)^8=\alpha+1$
    là aussi on peut élever à la puissance 4 et
    $(\alpha+3)^{32}=-\alpha-3$


    Rem : $(\alpha+2)(\alpha+3)=\alpha^2+1$
  • Bonjour à tous,

    Dans le prolongement de mon apprentissage des corps finis, j'ai quelques difficultées de compréhension sur cette introduction de la notion de corps de rupture :
    1545221038-rupture.png

    En particulier, il semble évident dans l'explication que $f(x)=0$, mais ce n'est pas si trivial pour moi, pouvez vous m'aider en m'apportant un bout d'explication complémentaire?

    Merci.
  • Posons $f = \sum_{k=0}^d a_k X^k \in \mathbb K[X]$. Si $x$ désigne la classe du polynôme $X$ dans le quotient $\mathbb K[X]/(f)$, alors on a par définition $$f(x) = \sum_{k=0}^d \overline{a_k} x^k = \overline{\sum_{k=0}^d a_k X^k} = \overline{f(X)} = \overline{0}.$$
  • Merci pour ton aide Poirot.

    Une petite question car il reste un truc qui me chiffonne : en fait tu évalues ton polynôme en $\overline{X}$ si je comprends bien. Mais alors pourquoi les $a_k$ deviennent des $\overline{a_k}$?
  • On considère que $\mathbb K \subset \mathbb K[X]/(f)$ via $a \mapsto \overline{a}$. Il est facile de voir qu'il s'agit bien d'un morphisme d'anneaux injectif puisque $f$ n'est pas constant. De la même manière, $\mathbb K[X]$ se plonge dans $\mathbb L[X]$ via cette même identification au niveau des coefficients, disons que l'on note $\varphi : \mathbb K[X] \rightarrow \mathbb L[X]$ cette application. Ainsi, ce que l'on note abusivement $f(x)$ correspond en fait à $ev_x(\varphi(f))$ où $ev_x : \mathbb L[X] \rightarrow \mathbb L$ est le morphisme d'évaluation en $x$ : on "voit" $f$ comme un polynôme à coefficients dans le suranneau $\mathbb L$, et donc $$ev_x(\varphi(f)) = \sum_{k=0}^d \overline{a_k} x^k.$$
  • Merci beaucoup pour cette réponse très précise.
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