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author | Fabrice (Darwin) <Fabrice.Orgogozo@gmail.com> | 2011-02-16 16:18:32 +0100 |
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committer | Fabrice Orgogozo <Fabrice.Orgogozo@gmail.com> | 2011-02-16 16:18:32 +0100 |
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En effet, pour déterminer si $U$ définit une transformation de Tschirnhaus, on peut par exemple écrire les -coefficients des $n$ quantités $1, U(x), U(x)^2, \ldots, U(x)^{\deg +coefficients des $\deg P$ quantités $1, U(x), U(x)^2, \ldots, U(x)^{\deg P-1}$ sur la base évidente $1,x,x^2,\ldots,x^{\deg P-1}$ de $k(x) = k[X]/(P)$ (ceci se fait en effectuant des divisions euclidiennes des différentes puissances de $U$ par $P$), et chercher si la matrice @@ -635,12 +635,15 @@ Tschirnhaus \emph{réciproque} de $U$. Soit $Q$ un polynôme obtenu à partir d'un polynôme $P \in k[X]$ unitaire irréductible et séparable par une transformation de Tschirnhaus définie par un polynôme $U$. Alors le corps de -décomposition de $Q$ sur $k$ est isomorphe à celui de $P$, et le -groupe de Galois de $Q$ sur $k$ est isomorphe à celui de $P$. +décomposition de $Q$ sur $k$ est isomorphe à celui de $P$, les racines +de $Q$ dans ce corps sont les $U(\xi_1),\ldots,U(\xi_d)$ où +$\xi_1,\ldots,\xi_d$ sont les racines (deux à deux distinctes) +de $P$ ; et le groupe de Galois de $Q$ sur $k$ est isomorphe à celui +de $P$. \end{proposition2} \begin{proof} Soit $E$ un corps de décomposition de $P$, et soient -$\xi_1,\ldots,\xi_d$ les racines (deux à deux distinctes) de ce +$\xi_1,\ldots,\xi_d$ les racines de ce dernier dans $E$ (qui l'engendrent). Alors chacun des éléments $U(\xi_i)$ est racine de $Q$ (car $k(\xi_i)$ est un corps de rupture de $P$, donc isomorphe à $k[X]/(P)$, ce qui permet d'affirmer que $Q$ @@ -679,6 +682,73 @@ dernier coïncide avec le corps de décomposition, il s'agit du groupe de Galois de $P$. \end{remarques2} +\begin{exemple2}\label{exemple-transformations-de-tschirnhaus-sur-quadratiques} +Soit $P = X^2 + bX + c \in k[X]$ un polynôme quadratique sur un corps +$k$ de caractéristique $\neq 2$, tel que le discriminant $\Delta = b^2 +- 4c$ de $P$ ne soit pas un carré dans $k$, de sorte que $P$ soit +irréductible. Une transformation de Tschirnhaus sur $P$ est définie +par un polynôme $U = \lambda x + \mu$, et la condition pour que $U$ +définisse bien une transformation de Tschirnhaus, compte tenu des +remarques \ref{remarques-reconnaitre-transformation-de-tschirnhaus}, +est simplement : $\lambda \neq 0$. Lorsque c'est le cas, on calcule +aisément que $U(x)^2 = \lambda(2\mu - b\lambda) x + (\mu^2 - +c\lambda^2) \in k[X]/(P)$ (en notant comme d'habitude $x$ la classe +de $X$) et donc que $U(x)$ est racine de $Q(Y) := Y^2 + (b\lambda - +2\mu) Y + (c\lambda^2 - \mu^2)$ qui, compte tenu de son degré, est +bien le polynôme minimal de $U(x)$, c'est-à-dire le transformé de $P$ +par la transformation de Tschirnhaus $U$. Le discriminant de $Q$ est +$\lambda^2 (b^2-4c)$, c'est-à-dire celui de $P$ multiplié par un +carré : ceci permet de dire que si le rapport des discriminants de $P$ +et $Q$ n'est pas un carré dans $k^\times$, alors $P$ et $Q$ ne sont +pas reliés par une transformation de Tschirnhaus (ils ne sont pas +« Tschirnhaus-équivalents » en anticipant sur la +définition \ref{definition-polynomes-tschirnhaus-equivalents}). +Réciproquement, comme $P$ peut être transformé (en prenant $\lambda = +1$ et $\mu = -\frac{b}{2}$) en $Y^2 - \frac{1}{4}(b^2-4c)$, deux +polynômes quadratiques unitaires dont les discriminants sont en +rapport carré peuvent être transformés l'un en l'autre par une +transformation de Tschirnhaus (sont « Tschirnhaus-équivalents »). + +On peut aussi, dans ce contexte, chercher les transformations de +Tschirnhaus transformant $P$ en lui-même : il s'agit de résoudre le +système $b\lambda-2\mu = b$ et $c\lambda^2-\mu^2 = c$, dont on peut +vérifier qu'il admet pour seules solutions l'identité $(\lambda,\mu) = +(1,0)$ et l'unique autre transformation $(\lambda,\mu) = +(\frac{b^2+4c}{b^2-4c}, \frac{4bc}{b^2-4c})$. Autrement dit, le +groupe de Galois de $P$ est $\ZZ/2\ZZ$, ce qu'on savait bien sûr déjà. +\end{exemple2} + +\begin{definition2}\label{definition-polynomes-tschirnhaus-equivalents} +Si $P,Q$ sont deux polynômes unitaires irréductibles séparables de +même degrés à coefficients dans un corps $k$, on dit qu'ils sont +Tschirnhaus-équivalents lorsqu'il existe une transformation de +Tschirnhaus sur $P$ le transformant en $Q$ +(cf. \ref{definition-transformation-de-tschirnhaus}), ou, de façon +équivalente +(cf. \ref{transformation-de-tschirnhaus-et-isomorphisme-de-rupture}) +de $Q$ le transformant en $P$. +\end{definition2} + +\begin{remarque2} +On a vu en \ref{transformation-de-tschirnhaus-preserve-galois} que si +$P$ et $Q$ sont Tschirnhaus-équivalents, alors ils ont même corps de +décomposition (et même groupe de Galois). Il peut cependant se +produire que deux polynômes (unitaires, irréductibles et séparables, +de même degré) $P$ et $Q$ aient même corps de décomposition (et même +groupe de Galois) sans pour autant qu'ils soient +Tschirnhaus-équivalents. À titre d'exemple, les polynômes $X^4 - 2$ +et $X^4 + 2$ sur $\QQ$ ont même corps de décomposition +$\QQ(\sqrt{-1},\root4\of2)$, pourtant ils ne sont pas +Tschirnhaus-équivalents puisque $\QQ[X]/(X^4-2)$ ne contient pas de +racine de $X^4 + 2$ (en effet, on peut l'inclure dans $\RR$ en +identifiant la classe de $X$ à $\root4\of2 \approx 1.189 \in \RR$, or +le polynôme $X^4 + 2$ se décompose dans $\RR$ comme $(X^2 + \root4\of8 +X + \sqrt{2}) \, (X^2 - \root4\of8 X + \sqrt{2})$, et n'a pas de +racine). + +\XXX --- Expliquer cet exemple en termes de théorie de Galois. +\end{remarque2} + \subsection{Utilisation de la notion de résolvante} La stratégie générale pour le calcul algorithmique en pratique du |