Hypothèse polynôme minimal

topopot
Modifié (May 2023) dans Algèbre
Bonjour
Soient $E$ un $\mathbb K$-espace vectoriel de dimension finie $n$ et $u$ un endomorphisme de $E$.
On note $M_u$ le polynôme minimal de $X$, i.e. le générateur unitaire de l'idéal $I_u:=\{P\in\mathbb K[X]\mid P(u)=0\}$ et pour tout $x\in E$, $M_{u,x}$ le polynôme $u$-minimal de $x$, i.e. le générateur unitaire de l'idéal $I_{u,x}:=\{P\in\mathbb K[X]\mid P(u)(x)=0\}$.
Je lis dans un cours le lemme suivant visant à établir le résultat classique d'atteinte du polynôme minimal par un polynôme minimal d'un élément mais j'ai l'impression qu'il manque une hypothèse : 
Si $M_u=P^{\alpha}Q$ avec $P$ irréductible, $\alpha\in\mathbb N$ et $Q$ premier avec $P$, alors il existe $x\in E$ tel que $P^{\alpha}=M_{u,x}$.
Est-ce qu'il ne faut pas rajouter le fait que $P$ est unitaire pour être entièrement rigoureux ?

Réponses

  • Math Coss
    Modifié (May 2023)
    Oui, si tu veux : tu as raison mais ce n'est pas significatif (témoin la fluctuation dans la définition du polynôme caractéristique selon les sources, $\det(A-x\mathrm{I}_n)$ ou $\det(x\mathrm{I}_n-A)$ – comparer par exemple Wikipédia en anglais et en italien...).
  • topopot
    Modifié (May 2023)
    Merci !
    Oui pour le polynôme caractéristique j'ai quand même l'impression que la balance penche vers $\mathrm{det}(x I_n-A)$ (i.e. il y a plus de gens/cours prenant cette convention). Le seul "rationnel" que j'ai entendu sur ça c'est que ce choix serait plus commode pour la théorie tandis que $\mathrm{det}(x I_n-A)$ serait plus commode en pratique pour les exercices. Sûrement dû au fait que le premier donne un polynôme unitaire, par contre j'avoue ne pas trop voir pourquoi l'autre serait plus commode en pratique. Mais vu qu'on passe de l'un à l'autre en multipliant par $(-1)^n$...
  • topopot
    Modifié (May 2023)
    J'ai une autre question sur cette atteinte de $M_u$ par $M_{u,x}$ pour un certain $x\in E$.
    Je connais la preuve classique à l'aide du lemme de mon premier message plus haut et du fait que $(M_{u,x}\wedge M_{u,y}=1\implies M_{u,x+y}=M_{u,x}M_{u,y})$.
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    Apparemment, il existe une autre preuve dans le cas où $\mathbb K$ est infini et du résultat $(\star)$ sur la réunion de sous-espaces stricts mais même en essayant de bricoler à l'aide du lemme des noyaux, je n'arrive pas à conclure.
    On écrit la décomposition de $M_u$ en produit de facteurs irréductibles unitaires : $M_u=P_1^{\alpha_1}\cdots P_r^{\alpha_r}$.
    Je sais qu'avec le lemme des noyaux $(\star\star)$ $E=\underset{1\leqslant i\leqslant r}\bigoplus\ker(P_i^{\alpha_i}(u))$ et que d'après $(\star)$, comme $\mathbb K$ est infini, il existe $x\in E\setminus\Big(\bigcup_{1\leqslant i\leqslant r}\ker(P_i^{\alpha_i}(u))\Big)$.
    Je ne sais pas si je suis sur la bonne piste mais ensuite je n'arrive pas à montrer que $M_u=M_{u,x}$. Il suffirait de montrer $M_u$ divise $M_{u,x}$ i.e. que pour tout $y\in E$, $M_{u,x}(u)(y)=0$. Même en décomposant $y$ dans $(\star\star)$ ça ne me donne rien car on ne connaît pas la décomposition de $M_{u,x}$...
  • Je me permets de relancer au cas où.
  • naht
    Modifié (May 2023)
    T'as ton espace E qui s'écrit comme une réunion de noyaux de polynômes minimaux ponctuels, sauf que les polynômes minimaux ponctuels divisent le polynôme minimal et que le polynôme minimal n'a qu'un nombre fini de diviseurs, donc dans ton union tu n'as qu'un nombre fini de noyaux, tu conclus ensuite en remarquant que si une union finie de sous-espaces vectoriels donne un espace vectoriel alors l'un des sous-espaces est égal à la réunion.
  • Merci, c'est l'argument qui me manquait ! :smile:
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