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diff --git a/chapitres/calculs-galois.tex b/chapitres/calculs-galois.tex index 6760bd9..70bfa76 100644 --- a/chapitres/calculs-galois.tex +++ b/chapitres/calculs-galois.tex @@ -1052,13 +1052,13 @@ Cela découle immédiatement de \ref{transformation-de-tschirnhaus-et-factorisation}. \end{proof} -\begin{remarque2} +\begin{remarque2}\label{exemple-polynomes-meme-corps-decomposition-mais-pas-tschirnhaus-equivalents} 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 de même degré $P$ et $Q$, même irréductibles et séparables, aient même corps de décomposition (et -même groupe de Galois) sans pour autant qu'ils soient +donc 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 @@ -1068,10 +1068,68 @@ 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} +La proposition suivante a pour but d'expliquer l'exemple précédent en +termes de théorie de Galois : +\begin{proposition2} +Soient $P,Q$ deux polynômes séparables de même degré sur un corps $k$, +ayant même corps de décomposition $E$, ou, de façon équivalente, même +groupe de Galois $G = \Gal(E\bo k)$ à l'intérieur du groupe de Galois +d'une clôture séparable de $k$. Si $U,V$ désignent les sous-groupes +de $G$ (définis à conjugaison près) stabilisant une racine quelconque +de $P,Q$ respectivement (de sorte que l'action de $G$ sur les classes +à gauche de $U,V$ respectivement soit équivalente à celle sur les +racines de $P,Q$ respectivement). Alors $P,Q$ sont +Tschirnhaus-équivalents si et seulement si $U,V$ sont conjugués +dans $G$. +\end{proposition2} +\begin{proof} +Si $U,V$ sont conjugués, il revient au même de supposer qu'ils sont +égaux : il existe une racine $x$ de $P$ (celle stabilisée par $U$) et +une racine $y$ de $Q$ (celle stabilisée par $V$) telles que $y$ soit +stabilisée par $U$, c'est-à-dire, appartienne au corps de rupture +$k(x)$ de $P$. D'après +\ref{polynomes-irreductibles-tschirnhaus-equivalents}, ceci montre que +$P$ et $Q$ sont Tschirnhaus-équivalents. + +Réciproquement, si $P$ et $Q$ sont Tschirnhaus-équivalents, leurs +corps de rupture $k(x) = k[X]/(P)$ et $k(y) = k[Y]/(Q)$ sont +isomorphes. Les racines choisies de $P$ et $Q$ (celles stabilisées +par $U$ et $V$ respectivement) définissent des plongements de $k(x)$ +et $k(y)$ dans $E$ (en identifiant $x$ et $y$ à ces deux racines +choisies) : d'après \refext{CG}{prolongement-plongement}, il existe un +automorphisme $\sigma$ de la clôture algébrique, donc de $E$, se +restreignant en l'isomorphisme voulu de $k(x)$ sur $k(y)$ : ce $\sigma +\in G$ conjugue $U$ en $V$. +\end{proof} + +\begin{exemple2} +Ln'exemple de la +remarque \ref{exemple-polynomes-meme-corps-decomposition-mais-pas-tschirnhaus-equivalents} +peut maintenant s'analyser comme suit : le groupe de Galois $G$ de $E += \QQ(\sqrt{-1},\root4\of2)$ est le groupe diédral du carré, dont les +côtés peuvent être étiquetés $\root4\of2$, $\sqrt{-1}\root4\of2$, +$-\root4\of2$, $-\sqrt{-1}\root4\of2$ (on notera $\tau$ la symétrie +diagonale de ce carré échangeant $\sqrt{-1}\root4\of2$ et son opposé +et laissant les deux autres sommets fixes, par exemple réalisée par la +conjugaison complexe, et $\sigma$ la rotation permutant les quatre +sommets dans l'ordre dans lequel ils ont été énumérés, +$\sigma(\root4\of2) = \sqrt{-1}\root4\of2$) ; dans ce groupe, le +sous-groupe $U$ stabilisant $x = \root4\of2$ est $U = \{1,\tau\}$, +tandis que le sous-groupe $V$ stabilisant $y = \root4\of{-2} := +\frac{\sqrt{2}\root4\of2}{2}(1+\sqrt{-1})$ est $\{1,\sigma\tau\}$ (on +peut visualiser les choses en étiquetant comme $\root4\of{-2}$ le côté +du carré reliant les sommets étiquetés $\root4\of2$ et +$\sqrt{-1}\root4\of2$ et ensuite $-\sqrt{-1}\root4\of{-2}$, +$-\root4\of{-2}$ et $\sqrt{-1}\root4\of{-2}$ ses trois images +successives par $\sigma$). Ces deux sous-groupes $U$ et $V$ ne sont +pas conjugués à l'intérieur de $G$ (le seul conjugué de $\tau$ autre +que lui-même est $\sigma\tau\sigma^{-1} = \sigma^2 \tau$), donc les +corps $\QQ(\root4\of2)$ et $\QQ(\root4\of{-2})$ ne sont pas +isomorphes. +\end{exemple2} + \subsection{Utilisation de la notion de résolvante} La stratégie générale pour le calcul algorithmique en pratique du |