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[Généralisation (avec la trace) [Lang, prop. 4.2].] \end{théorème2} -\XXX notation pas terrible : en conflit avec $\Res_x Ω¹_{K\bo k} → k$ +\XXX notation pas terrible : en conflit avec $\Res_x Ω¹_{K\bo k} → k$ où $x$ est un point fermé (place) de $K$ lorsque $K$ n'est pas local (courbe algébrique sur $k$). @@ -972,14 +972,14 @@ la généralisation ; [GAGC] p. 29— 31. \begin{définition2} \label{résidu forme différentielle formelle} -Définition du résidu $Ω¹_{K\bo k} → k$. +Définition du résidu $Ω¹_{K\bo k} → k$. \end{définition2} Hasse, chap. 25, différentielles (p. 467). \begin{proposition2} \label{non nullité du résidu} -L'application $k$-linéaire $\Res:Ω¹_K → k$ est surjective. +L'application $k$-linéaire $\Res:Ω¹_K → k$ est surjective. \end{proposition2} \section{Anneaux de valuation discrète tronqués} @@ -1109,7 +1109,7 @@ Méthodes de calcul. \begin{proposition2} \XXX -Si $B=A[X]/f$, $𝒟_{L\bo K}=\Ann Ω¹_{B\bo A}=(f′(x))$. +Si $B=A[X]/f$, $𝒟_{L\bo K}=\Ann Ω¹_{B\bo A}=(f′(x))$. Plus généralement, si $L=K(x)$, $x ∈ B$ et $f$ est le polynôme minimal, on a $𝒟$ divise $(f'(x))$ avec égalité ssi $B=K[x]$. [Il faut peut-être sans doute supposer $B$ libre sur $A$. diff --git a/chapitres/Dedekind.tex b/chapitres/Dedekind.tex index bbf2605..eaffa31 100644 --- a/chapitres/Dedekind.tex +++ b/chapitres/Dedekind.tex @@ -158,7 +158,7 @@ Méthodes de calcul. \begin{proposition2} \XXX -Si $B=A[X]/f$, $𝒟_{L\bo K}=\Ann Ω¹_{B\bo A}=(f′(x))$. +Si $B=A[X]/f$, $𝒟_{L\bo K}=\Ann Ω¹_{B\bo A}=(f′(x))$. Plus généralement, si $L=K(x)$, $x ∈ B$ et $f$ est le polynôme minimal, on a $𝒟$ divise $(f'(x))$ avec égalité ssi $B=K[x]$. [Il faut peut-être sans doute supposer $B$ libre sur $A$. diff --git a/chapitres/KASW.tex b/chapitres/KASW.tex index 1b80e8c..4ed265b 100644 --- a/chapitres/KASW.tex +++ b/chapitres/KASW.tex @@ -390,12 +390,12 @@ abéliennes d'exposant divisant $n$ sont obtenues ainsi. \begin{théorème2}\label{Kummer général} Soient $n$ un entier, $k$ un corps contenant $n$ racines -$n$-ièmes de l'unité et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. +$n$-ièmes de l'unité et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. \begin{enumerate} \item L'application $A ↦ K_A=k(A^{1/n})$ est une bijection croissante entre l'ensemble des sous-groupes de $k^×$ contenant ${k^×}^n$ et l'ensemble des sous-extensions -abéliennes de $Ω$ d'exposant divisant $n$. La bijection +abéliennes de $Ω$ d'exposant divisant $n$. La bijection réciproque est donnée par $K ↦ A_K={K^×}^n ∩ k^×$. \item Soit $A$ un sous-groupe de $k^×$ contenant ${k^×}^n$. Le morphisme @@ -462,7 +462,7 @@ de façon cruciale sur une variante du lemme \ref{Zsurn dual nul implique nul}. \subsection{Démonstration}Nous allons démontrer ici le théorème \ref{Kummer général}. Commençons par le cas des extensions finies. Soit $K$ une sous-extension de -$Ω \bo k$, abélienne \emph{finie} d'exposant divisant $n$. +$Ω \bo k$, abélienne \emph{finie} d'exposant divisant $n$. Considérons le morphisme $A_K \bo {k^×}^n → \Hom(\Gal(K\bo k),μ_n)$ envoyant la classe de $a ∈ A_K$ sur le caractère de Kummer correspondant : $σ ↦ σ(a^{1/n})/a^{1/n}$. Ce morphisme est injectif car @@ -483,7 +483,7 @@ Cette dernière inclusion est une égalité car $A_{K ′}$ contient visiblement Les groupes $\Gal(K\bo k)$ et $\Gal(K ′ \bo k)$ ayant même cardinal — celui de $A_K \bo {k^×}^n$ —, on a également $K = K ′$. Ceci montre que toute sous-extension abélienne finie d'exposant divisant $n$ de -$Ω$ est de la forme $k(A^{1/n})$, où $A$ est comme dans l'énoncé. +$Ω$ est de la forme $k(A^{1/n})$, où $A$ est comme dans l'énoncé. Notons $D_μ=\Hom(\tiret,μ)$. L'isomorphisme $A_K \bo {k^×}^n ⥲ D_μ(\Gal(K\bo k))$ induit un isomorphisme $D_μD_μ(\Gal(K\bo k)) ⥲ D_μ(A_K \bo {k^×}^n)$. On vérifie immédiatement que l'isomorphisme composé @@ -528,12 +528,12 @@ que $a=b^ℓ$. \end{lemme2} \begin{démo} -Soient $Ω$ une clôture algébrique de $k$ et $α$ une racine $ℓ$-ième -de $a$ dans $Ω$. Les racines dans $Ω$ d'un diviseur $g$ de $f$ dans $k[X]$ +Soient $Ω$ une clôture algébrique de $k$ et $α$ une racine $ℓ$-ième +de $a$ dans $Ω$. Les racines dans $Ω$ d'un diviseur $g$ de $f$ dans $k[X]$ s'écrivant sous la forme $ζ α$, où $ζ$ parcourt une partie -$S⊆μ_ℓ(Ω)$ de cardinal $\deg(g)$, son coefficient $g(0)$ +$S⊆μ_ℓ(Ω)$ de cardinal $\deg(g)$, son coefficient $g(0)$ est égal — au signe près — au produit $ξ α^{\deg(g)}$, -où $ξ=∏_{ζ ∈ S} ζ$ appartient à $μ_ℓ(Ω)$. Par élévation à +où $ξ=∏_{ζ ∈ S} ζ$ appartient à $μ_ℓ(Ω)$. Par élévation à la puissance $ℓ$, on voit que $a^{\deg(g)}$ appartient à ${k^×}^ℓ$. La conclusion résulte alors du fait que si $g$ est un diviseur strict de $f$, on a $\deg(g)< ℓ$ de sorte que $d=\deg(g)$ et $ℓ$ sont premiers entre eux @@ -550,8 +550,8 @@ existe un unique entier $r ∈ [0,ℓ-1]$ tel que $y/x^r$ appartienne à $k$. \end{lemme2} \begin{démo} -Soient $Ω$ une clôture algébrique de $K$, $ζ$ une racine \emph{primitive} -$ℓ$-ième de l'unité dans $Ω$ et $σ:K → Ω$ l'unique $k$-plongement +Soient $Ω$ une clôture algébrique de $K$, $ζ$ une racine \emph{primitive} +$ℓ$-ième de l'unité dans $Ω$ et $σ:K → Ω$ l'unique $k$-plongement envoyant $x$ sur $ζx$. Considérons maintenant $σ(y)$. Puisque $σ(y^ℓ)=y^ℓ$ — car $y^ℓ$ est un élément de $k$ —, on peut écrire $σ(y)$ sous la forme $ξ y$, où $ξ$ est une racine $ℓ$-ième de l'unité. Cette racine s'écrit donc @@ -1122,12 +1122,12 @@ Ici encore, le fait remarquable est que toutes les extensions abéliennes d'exposant divisant $p$ sont obtenues ainsi. \begin{théorème2}\label{AS général} -Soit $k$ un corps de caractéristique $p>0$ et soit $Ω$ une clôture algébrique de $k$. +Soit $k$ un corps de caractéristique $p>0$ et soit $Ω$ une clôture algébrique de $k$. \begin{enumerate} \item L'application $A ↦ K_A=k(\root ℘ \of A)$ est une bijection croissante entre l'ensemble des sous-groupes de $k$ contenant $℘(k)$ et l'ensemble des sous-extensions -abéliennes de $Ω$ d'exposant divisant $p$. La bijection +abéliennes de $Ω$ d'exposant divisant $p$. La bijection réciproque est donnée par $K ↦ A_K=℘(K) ∩ k$. \item Soit $A$ un sous-groupe de $k$ contenant $℘(k)$. Le morphisme @@ -1147,7 +1147,7 @@ est un isomorphisme. En particulier \subsubsection{Démonstration du théorème \ref{AS général}} (\emph{Mutatis mutandis}, la démonstration est identique à celle de \ref{Kummer général}.) -Soit $K$ une sous-extension de $Ω \bo k$, abélienne \emph{finie} d'exposant +Soit $K$ une sous-extension de $Ω \bo k$, abélienne \emph{finie} d'exposant divisant $p$. Considérons le morphisme $A_K \bo ℘(k) → \Hom(\Gal(K\bo k),𝐙/p)$ envoyant la classe de $a ∈ A_K$ sur le caractère d'Artin-Schreier correspondant : @@ -1170,7 +1170,7 @@ Cette dernière inclusion est une égalité car $A_{K ′}$ contient visiblement Les groupes $\Gal(K\bo k)$ et $\Gal(K ′ \bo k)$ ayant même cardinal — celui de $A_K \bo ℘(k)$ —, on a également $K = K ′$. Ceci montre que toute sous-extension abélienne finie d'exposant divisant $p$ de -$Ω$ est de la forme $k(\root ℘ \of A)$, où $A$ est comme dans l'énoncé. +$Ω$ est de la forme $k(\root ℘ \of A)$, où $A$ est comme dans l'énoncé. Notons $D_p=\Hom(\tiret,𝐙/p)$. L'isomorphisme $A_K \bo ℘(k) ⥲ D_p(\Gal(K\bo k))$ induit un isomorphisme $D_pD_p(\Gal(K\bo k)) ⥲ D_p(A_K \bo ℘(k) )$. On vérifie immédiatement que l'isomorphisme composé @@ -1267,11 +1267,11 @@ On a donc montré que toute extension de $k$ de groupe $𝐙/p²$ est obtenue par extensions successives d'Artin-Schreier d'un type particulier : $x^p-x=a$ puis $y^p-y=q(x)$ où $q(x+1)-q(x)=(x+a)^{p-1}-x^{p-1}$. -\subsubsection{Réciproque} Soit $k$ un corps de caractéristique $p$ et soit $Ω$ +\subsubsection{Réciproque} Soit $k$ un corps de caractéristique $p$ et soit $Ω$ une clôture algébrique de $k$. Considérons : \begin{enumerate} \item $a ∈ k-℘(k)$ ; -\item $x ∈ Ω$ une racine du polynôme irréductible $X^p-X-a ∈ k[X]$ ; +\item $x ∈ Ω$ une racine du polynôme irréductible $X^p-X-a ∈ k[X]$ ; \item $q ∈ k[X]$ un polynôme de degré inférieur ou égal à $p-1$ satisfaisant l'équation aux différences \[ @@ -1281,7 +1281,7 @@ q(x+1)-q(x)=(x+a)^{p-1}-x^{p-1}. Posons \[ -P(Y)=∏_{ζ ∈ 𝐅_p} \big(Y^p-Y-q(x+ζ)\big) ∈ Ω[X]. +P(Y)=∏_{ζ ∈ 𝐅_p} \big(Y^p-Y-q(x+ζ)\big) ∈ Ω[X]. \] \begin{lemme2} @@ -1316,15 +1316,15 @@ degré $p²$ sur $k$. CQFD. \end{démo} \begin{lemme2} -Soit $y ∈ Ω$ une racine du polynôme $P$ dans $Ω$. +Soit $y ∈ Ω$ une racine du polynôme $P$ dans $Ω$. L'extension $k(y)\bo k$ est galoisienne de groupe cyclique d'ordre $p²$. \end{lemme2} \begin{démo} Commençons par observer que si pour chaque $ζ ∈ 𝐅_p$, -on note $y_ζ$ une racine de $Y^p-Y-q(x+ζ)$ dans $Ω$, +on note $y_ζ$ une racine de $Y^p-Y-q(x+ζ)$ dans $Ω$, l'ensemble des racines de $P$ est le sous-ensemble -$\{y_ζ + ψ : (ζ,ψ) ∈ (𝐅_p)²\}$ de $Ω$. On veut montrer +$\{y_ζ + ψ : (ζ,ψ) ∈ (𝐅_p)²\}$ de $Ω$. On veut montrer qu'il est contenu dans $k(y₀)$. (On peut supposer $y=y₀$.) Or, il résulte de l'identité $(x+ζ)^{p(p-1)}=(x+a+ζ)^{p-1}$ et de l'équation aux différences satisfaite par $q$ que si $y_ζ$ est une racine @@ -1350,11 +1350,11 @@ En résumé, nous avons démontré le théorème suivant. \begin{théorème2}[\cite{Kennzeichnung@AS}, théorème 3]\label{AS Z sur p carré} Soient $k$ un corps de caractéristique $p>0$, $a ∈ k- ℘(k)$, -$Ω$ une clôture algébrique de $k$ et $x$ une racine du polynôme -$X^p-X-a$ dans $Ω$. Pour tout polynôme $q_{AS} ∈ k[X]$ +$Ω$ une clôture algébrique de $k$ et $x$ une racine du polynôme +$X^p-X-a$ dans $Ω$. Pour tout polynôme $q_{AS} ∈ k[X]$ tel que $q_{AS}(X+1)-q_{AS}(X)=(X+a)^{p-1}-X^{p-1}$, et toute racine $y_{AS}$ du polynôme $Y^p-Y-q_{AS}(x)$, la sous-extension -$k(y_{AS})$ de $Ω$ contient $k(x)$ et est galoisienne de groupe +$k(y_{AS})$ de $Ω$ contient $k(x)$ et est galoisienne de groupe cyclique d'ordre $p²$ sur $k$. Réciproquement toute telle extension est obtenue de cette manière. De plus, $σ(x)=x+1$ et $σ(y_{AS})=y_{AS}+x^{p-1}$. \XXX \end{théorème2} @@ -1982,7 +1982,7 @@ naturellement isomorphe à $(A,+)$ par le morphisme $a ′ ↦ (0,a ′)$. \subsubsection{} Soient $(a,b)$ deux éléments de $k$ de caractéristique $p>0$ -et soit $Ω$ une clôture séparable de $k$. +et soit $Ω$ une clôture séparable de $k$. L'équation $℘(x,y)=(a,b)$ en les inconnues $(x,y)$, où $℘=F_p \ominus \Id$, est équivalente aux deux équations : \[ @@ -1992,15 +1992,15 @@ et \[ ℘(y)=(-1)^{p+1} x^p \log_{<p}(-\frac{a}{x}) + b. \] -Ces équations ont des solutions dans $Ω$ car elles +Ces équations ont des solutions dans $Ω$ car elles sont séparables. Notons $q_W$ — $W$ pour \emph{Witt} — le terme de droite de la seconde équation. C'est un polynôme en $x$ de terme constant $b$ de degré visiblement -inférieur ou égal à $p$. Si le couple $(x_W,y_W) ∈ Ω²$ est une solution de +inférieur ou égal à $p$. Si le couple $(x_W,y_W) ∈ Ω²$ est une solution de ces équations, le couple $τ(x_W,y_W)=(x_W+1,y_W+\log_{<p}(x_W+1))$ est également solution : cela résulte du fait que $℘$ est additif, de noyau contenant $(1,0)$. -Ceci se traduit par l'égalité dans $Ω$ +Ceci se traduit par l'égalité dans $Ω$ \[ ℘\big(\log_{<p}(x_W+1))=q_W(x_W+1)-q_W(x_W), \] @@ -2151,9 +2151,9 @@ On observera que les coefficients $β$ sont obtenus par résolutions successives d'équations d'Artin-Schreier. Soit maintenant $f ∈ W(K)$, où $K$ n'est plus supposé -séparablement clos. Soit $Ω$ une clôture séparable de $K$ -et soit $f_Ω$ l'image de $f$ dans le sur-groupe $W(Ω)$ de $W(K)$. -Les $Ω$-algèbres $M(f_Ω)$ et $M(f) ⊗_K Ω$ sont canoniquement +séparablement clos. Soit $Ω$ une clôture séparable de $K$ +et soit $f_Ω$ l'image de $f$ dans le sur-groupe $W(Ω)$ de $W(K)$. +Les $Ω$-algèbres $M(f_Ω)$ et $M(f) ⊗_K Ω$ sont canoniquement isomorphes. Le caractère étale d'une algèbre sur un corps se testant après extension algébrique séparable, et le rang étant invariant par une telle extension, @@ -2189,40 +2189,40 @@ $E_p(α.X) ↦ ∑_{i=0}^{r} \gtilde{α_{p^i}}p^i \mod p^{r+1}$, est un isomorph \begin{théorème2}\label{ASW} Soit $k$ un corps de caractéristique $p>0$, $r ≥ 0$ un entier et $q=p^r$ la puissance de $p$ -correspondante. Soit $Ω$ une clôture algébrique de $k$. +correspondante. Soit $Ω$ une clôture algébrique de $k$. \begin{enumerate} \item Pour toute extension galoisienne $K\bo k$ de groupe cyclique d'ordre $p^{r+1}$, il existe un élément $f ∈ W_{[q]}(k)$ tel que $K$ soit $k$-isomorphe au plus petit sous-corps -$k(\sqrt[℘]{f})$ de $Ω$ tel que les -solutions de l'équation $℘(g)=f$ dans $W_{[q]}(Ω)$ appartiennent +$k(\sqrt[℘]{f})$ de $Ω$ tel que les +solutions de l'équation $℘(g)=f$ dans $W_{[q]}(Ω)$ appartiennent à $W_{[q]}(k(\sqrt[℘]{f}))$. \item Soit $f ∈ W_{[q]}(k)$. L'extension $k(\sqrt[℘]{f}) \bo k$ est galoisienne cyclique d'ordre divisant $p^{r+1}$ avec égalité si et seulement si le premier coefficient de Witt de $f$ n'appartient pas à $℘(k)$. D'autre -part, $k(\sqrt[℘]{f})$ est le sous-corps de $Ω$ engendré +part, $k(\sqrt[℘]{f})$ est le sous-corps de $Ω$ engendré par les coefficients de Witt d'un élément -quelconque $g$ de $W_{[q]}(Ω)$ satisfaisant l'équation $℘(g)=f$. +quelconque $g$ de $W_{[q]}(Ω)$ satisfaisant l'équation $℘(g)=f$. \end{enumerate} \end{théorème2} \subsubsection{Démonstration de \ref{ASW} (ii)} Soit $f$ comme dans l'énoncé. Notons $k\sep$ la clôture -séparable de $k$ dans $Ω$. D'après \ref{séparabilité p-Weierstrass-Witt}, +séparable de $k$ dans $Ω$. D'après \ref{séparabilité p-Weierstrass-Witt}, il existe $g₀ ∈ ℘^{-1}(f)(k\sep)$. Pour chaque $ζ ∈ W_{[q]}(𝐅_p)$, posons $g_ζ:=g₀ ⊕ ζ ∈ W_{[q]}(k\sep)$. D'après \ref{noyau p-Weierstrass-Witt}, -les solutions de $℘(g)=f$ dans $W_{[q]}(Ω)$ sont les $(g_ζ)_ζ$. +les solutions de $℘(g)=f$ dans $W_{[q]}(Ω)$ sont les $(g_ζ)_ζ$. (Ici, comme dans l'énoncé, on note abusivement $f$ l'image de l'élément $f ∈ W_{[q]}(k)$ par l'injection canonique -$W_{[q]}(k) ↪ W_{[q]}(Ω)$.) Il en résulte que $k(\sqrt[℘]{f})$ est le sous-corps -de $Ω$ engendré par les coefficients de Witt de $g₀$ (par exemple) +$W_{[q]}(k) ↪ W_{[q]}(Ω)$.) Il en résulte que $k(\sqrt[℘]{f})$ est le sous-corps +de $Ω$ engendré par les coefficients de Witt de $g₀$ (par exemple) et d'autre part que le corps $k(\sqrt[℘]{f})$ est contenu dans $k\sep$ : l'extension $k(\sqrt[℘]{f})\bo k$ est donc algébrique \emph{séparable}. Montrons qu'elle est \emph{normale}. -Soit $σ : Ω → Ω$ un $k$-automorphisme. En appliquant +Soit $σ : Ω → Ω$ un $k$-automorphisme. En appliquant $σ$ à l'égalité $℘(g₀)=f$ on obtient, par commutation évidente de $σ$ avec $℘$, l'égalité $℘\big(σ (g₀)\big)=f$ d'où $σ (g₀)=g_{ζ_σ}$ pour un unique $ζ_σ ∈ W(𝐅_p)$. diff --git a/chapitres/brauer.tex b/chapitres/brauer.tex index 27aeaa9..2814569 100644 --- a/chapitres/brauer.tex +++ b/chapitres/brauer.tex @@ -71,11 +71,11 @@ est une extension, $A_{k'}=A⊗_k k'$ est une $k'$-algèbre d'Azumaya. (Ces conditions sont d'ailleurs équivalentes.) \begin{lemme2}\label{trivialisation Azu descend au niveau fini} -Soient $k$ un corps, $Ω$ une clôture algébrique de $k$, +Soient $k$ un corps, $Ω$ une clôture algébrique de $k$, $r ≥ 0$ un entier et $A$ une $k$-algèbre. Les conditions suivantes sont équivalentes. \begin{enumerate} \item la $k$-algèbre $A$ est d'Azumaya, de degré $r$ ; -\item il existe un isomorphisme de $Ω$-algèbres $A_Ω ≃ 𝐌_r(Ω)$ ; +\item il existe un isomorphisme de $Ω$-algèbres $A_Ω ≃ 𝐌_r(Ω)$ ; \item il existe une extension $K\bo k$ et un $K$-isomorphisme $A_K ≃ 𝐌_r(K)$. \end{enumerate} \end{lemme2} diff --git a/chapitres/correspondance-galois.tex b/chapitres/correspondance-galois.tex index b68a2c6..87d723f 100644 --- a/chapitres/correspondance-galois.tex +++ b/chapitres/correspondance-galois.tex @@ -57,7 +57,7 @@ \section{Conjugués d'un élément, extensions normales et galoisiennes} -Dans ce paragraphe, on fixe un corps $k$ et $Ω$ une clôture algébrique +Dans ce paragraphe, on fixe un corps $k$ et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. Rappelons que si $K$ est un anneau et $A,B$ deux $K$-algèbres, on note également $\japmath{田}A(B)$ l'ensemble $\Hom_K(A,B)$ des homomorphismes de $K$-algèbres. @@ -65,54 +65,54 @@ homomorphismes de $K$-algèbres. \subsection{Conjugués d'un élément} \begin{définition2} -Deux éléments $x$ et $y$ de $Ω$ sont dits \emph{conjugués sur $k$} -s'il existe un $k$-automorphisme $σ$ de $Ω$ tel que +Deux éléments $x$ et $y$ de $Ω$ sont dits \emph{conjugués sur $k$} +s'il existe un $k$-automorphisme $σ$ de $Ω$ tel que $σ(x)=y$. \end{définition2} \begin{proposition2}\label{prolongement-plongement} -Soit $K$ une sous-$k$-extension de $Ω$. Tout morphisme -$k$-linéaire $ι:K→Ω$ s'étend en un $k$-morphisme $σ_ι:Ω→Ω$. -Tout $k$-morphisme $Ω→Ω$ est un isomorphisme. +Soit $K$ une sous-$k$-extension de $Ω$. Tout morphisme +$k$-linéaire $ι:K→Ω$ s'étend en un $k$-morphisme $σ_ι:Ω→Ω$. +Tout $k$-morphisme $Ω→Ω$ est un isomorphisme. \end{proposition2} \begin{démo} -L'existence d'un $k$-morphisme $Ω→Ω$ étendant $ι$ +L'existence d'un $k$-morphisme $Ω→Ω$ étendant $ι$ résulte du lemme de prolongement des plongements (\refext{Alg}{plongement-dans-cloture-algebrique}). -La surjectivité d'un $k$-morphisme $f:Ω→Ω$ -est conséquence du fait que $f(Ω)$ est une clôture algébrique -de $k$, contenue dans $Ω$, donc nécessairement égale à $Ω$. +La surjectivité d'un $k$-morphisme $f:Ω→Ω$ +est conséquence du fait que $f(Ω)$ est une clôture algébrique +de $k$, contenue dans $Ω$, donc nécessairement égale à $Ω$. (Voir aussi \ref{Hom=Aut} \emph{infra} pour une généralisation.) \end{démo} Une telle extension est non unique en général. Nous verrons -plus tard qu'elle est unique \ssi $Ω$ est \emph{radiciel} sur $K$. +plus tard qu'elle est unique \ssi $Ω$ est \emph{radiciel} sur $K$. \begin{corollaire2}\label{caracterisation-conjugaison} -Soient $x,y∈Ω$ et $K$ un sous-corps de $Ω$ contenant $k(x)$. +Soient $x,y∈Ω$ et $K$ un sous-corps de $Ω$ contenant $k(x)$. Les éléments $x$ et $y$ sont conjugués sur $k$ \ssi -il existe un $k$-plongement $ι:K→Ω$ tel que $ι(x)=y$. +il existe un $k$-plongement $ι:K→Ω$ tel que $ι(x)=y$. \end{corollaire2} \begin{proposition2} -Deux éléments de $Ω$ sont conjugués sur $k$ +Deux éléments de $Ω$ sont conjugués sur $k$ \ssi ils ont même polynôme minimal sur $k$. \end{proposition2} \begin{démo}Soient $x$ et $y$ deux éléments conjugués : $y=σ(x)$ -où $σ∈\Aut_k(Ω)$. En appliquant $σ$ à l'identité +où $σ∈\Aut_k(Ω)$. En appliquant $σ$ à l'identité $μ_{x,k}(x)=0$, on obtient : $$0=σ\big(μ_{x,k}(x)\big)=μ_{x,k}\big(σ(x)\big)=μ_{x,k}(y).$$ (La seconde égalité résulte de la $k$-linéarité de $σ$.) Il en résulte que $y$ est racine de $μ_{x,k}$. Ce dernier étant unitaire, irréductible sur $k$, on a $μ_{y,k}=μ_{x,k}$. -Réciproquement, si $x$ et $y$ sont deux éléments de $Ω$ +Réciproquement, si $x$ et $y$ sont deux éléments de $Ω$ tels que $μ_{x,k}=μ_{y,k}$, le morphisme composé $$ -k(x) ⥲ k_{μ_{x,k}}=k_{μ_{y,k}} ⥲ k(y)↪Ω, +k(x) ⥲ k_{μ_{x,k}}=k_{μ_{y,k}} ⥲ k(y)↪Ω, $$ envoie $x$ sur $y$. La seconde (resp. première) flèche est induite par l'isomorphisme canonique (resp. son @@ -121,14 +121,14 @@ où $z=y$ (resp. $z=x$). \end{démo} \begin{corollaire2}\label{conjugues=racines} -L'ensemble des conjugués sur $k$ d'un élément $x$ de $Ω$ coïncide -avec l'ensemble des racines dans $Ω$ de son polynôme minimal $μ_{k,x}$. +L'ensemble des conjugués sur $k$ d'un élément $x$ de $Ω$ coïncide +avec l'ensemble des racines dans $Ω$ de son polynôme minimal $μ_{k,x}$. Cet ensemble est fini, de cardinal inférieur ou égal à $\deg μ_{k,x}=[k(x):k]$. L'égalité a lieu \ssi $x$ est séparable sur $k$. \end{corollaire2} -Le nombre de racines distinctes dans $Ω$ d'un polynôme non nul étant égal au degré +Le nombre de racines distinctes dans $Ω$ d'un polynôme non nul étant égal au degré de ce polynôme \ssi ses racines sont simples, la remarque sur le cas d'égalité est évidente. @@ -138,7 +138,7 @@ On peut être plus précis. \label{polynôme minimal et conjugués dans cas général} Le polynôme minimal d'un élément $x$ sur $k$ est \[ -\big( ∏_{y ∈ \Hom_k(K,Ω).x} (X-y) \big)^{[k(x):k]_i} +\big( ∏_{y ∈ \Hom_k(K,Ω).x} (X-y) \big)^{[k(x):k]_i} \] où l'exposant est le degré d'inséparabilité de l'extension. \end{proposition2} @@ -148,7 +148,7 @@ où l'exposant est le degré d'inséparabilité de l'extension. \end{démo} \begin{proposition2} -Les points fixes de $\Hom_k(K,Ω)$ sont +Les points fixes de $\Hom_k(K,Ω)$ sont la clôture radicielle. \end{proposition2} @@ -178,12 +178,12 @@ $y∈R⊆K$ tel que $x=ι(y)$. \subsubsection{Trace et norme, suite} \begin{proposition2} -Soit $K\bo k$ une extension finie de corps et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. +Soit $K\bo k$ une extension finie de corps et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. Pour tout $x ∈ K$, on a \[ \Tr_{K\bo k}(x)=[K:k]_i ∑_{σ} σ(x), \] -où $σ$ parcourt l'ensemble fini $\Hom_k(K,Ω)$ +où $σ$ parcourt l'ensemble fini $\Hom_k(K,Ω)$ et $[K:k]_i$ désigne le degré inséparable de l'extension. \end{proposition2} @@ -208,17 +208,17 @@ de base} de $k$ à $K$ dans le cas particulier où $K'=K$. \end{convention2} \begin{proposition2}\label{caracterisation-extension-normale} -Soit $K\bo k$ une sous-extension de $Ω$. +Soit $K\bo k$ une sous-extension de $Ω$. Les conditions suivantes sont équivalentes : \begin{enumerate} -\item pour tout $k$-plongement $ι:K↪Ω$, on a $ι(K)⊆K$ ; -\item pour tout $k$-automorphisme $σ$ de $Ω$, on a $σ(K)⊆K$ ; -\item l'inclusion naturelle $\Aut_k(K)=\japmath{田}K(K)↪\japmath{田}K(Ω)$ est une bijection ; +\item pour tout $k$-plongement $ι:K↪Ω$, on a $ι(K)⊆K$ ; +\item pour tout $k$-automorphisme $σ$ de $Ω$, on a $σ(K)⊆K$ ; +\item l'inclusion naturelle $\Aut_k(K)=\japmath{田}K(K)↪\japmath{田}K(Ω)$ est une bijection ; \item pour tout $x∈K$, le polynôme minimal $μ_{x,k}$ de $x$ sur $k$ est scindé sur $K$ ; \item tout polynôme irréductible de $k[X]$ ayant une racine dans $K$ est scindé sur $K$ ; -\item pour tout $x∈K$, les $k$-conjugués de $x$ dans $Ω$ appartiennent à $K$ ; +\item pour tout $x∈K$, les $k$-conjugués de $x$ dans $Ω$ appartiennent à $K$ ; \item pour tout $𝔭∈\Spec(K⊗_k K)$, l'extension résiduelle $κ(𝔭)\bo K$ est triviale ; -\item l'application $\japmath{田}(K⊗_k K)(K)↪\japmath{田}(K⊗_k K)(Ω)$ est une bijection ; +\item l'application $\japmath{田}(K⊗_k K)(K)↪\japmath{田}(K⊗_k K)(Ω)$ est une bijection ; \item l'application $\Aut_k(K) → \Spec(K ⊗_k K)$, $g ↦ 𝔭_g:=\Ker\big(m_g:λ⊗μ\mapsto g(λ)\cdot μ\big)$ est une bijection. \end{enumerate} @@ -240,15 +240,15 @@ et \ref{caracterisation-conjugaison}. % On utilise le fait que $K$ est la réunion de ses sous-$k$-extensions monogènes. (vii)⇔(viii). Notons $A$ la $K$-algèbre $K ⊗_k K$ ; elle est entière sur $K$ (\refext{Alg}{entier sur corps stable par cb}). -L'application noyau $\japmath{田}A(Ω)→\Spec(A)$, $φ ↦ \Ker(φ)$ +L'application noyau $\japmath{田}A(Ω)→\Spec(A)$, $φ ↦ \Ker(φ)$ est donc surjective. En effet, sa fibre au-dessus d'un élément $𝔭$ de $\Spec(A)$ est, par propriété universelle du quotient, en bijection -avec l'ensemble $\Hom_K(A/𝔭,Ω)$. Or, l'anneau $A/𝔭$ est intègre +avec l'ensemble $\Hom_K(A/𝔭,Ω)$. Or, l'anneau $A/𝔭$ est intègre et entier sur $K$ ; c'est donc un corps (\refext{Alg}{polynome-minimal}). D'après \refext{Alg}{plongement-dans-cloture-algebrique}, -l'ensemble $\Hom_K(A/𝔭,Ω)$ est donc non vide. +l'ensemble $\Hom_K(A/𝔭,Ω)$ est donc non vide. Les idéaux premiers de $A$ sont donc tous $K$-rationnels -si et seulement si l'inclusion $\japmath{田}A(K)↪\japmath{田}A(Ω)$ +si et seulement si l'inclusion $\japmath{田}A(K)↪\japmath{田}A(Ω)$ est une bijection. (viii)⇔(iii) Soit $B$ une $K$-algèbre et ${_{[k]}B}$ la $k$-algèbre déduite de $B$ par restriction des scalaires. L'application $\japmath{田}K({_{[k]}B})→\japmath{田}A(B)$, @@ -269,10 +269,10 @@ si $B → B ′$ est un morphisme de $K$-algèbres, le diagramme \draw[->] (KBp) -- (ABp); \end{tikzpicture} \end{center} -est commutatif. La conclusion résulte aussitôt en posant $B=K$ et $B ′=Ω$. +est commutatif. La conclusion résulte aussitôt en posant $B=K$ et $B ′=Ω$. (viii)⇔(ix). L'application $G=\japmath{田}K(K) → \japmath{田}A(K)$ n'est autre que $g ↦ (λ⊗μ↦g(λ)μ)$. L'application composée -$\japmath{田}K(K) → \japmath{田}A(Ω) ⥲ \Spec(A)$ +$\japmath{田}K(K) → \japmath{田}A(Ω) ⥲ \Spec(A)$ est celle de l'énoncé. [À vérifier] \XXX Notons que l'injectivité de $G → \Spec(K ⊗_k K)$ est claire : si $g(λ)≠g'(λ)$, l'élément $λ⊗1-1⊗g(λ)$ appartient à $𝔭_g$ mais pas à $𝔭_{g'}$. @@ -306,7 +306,7 @@ les éléments $j\sqrt[3]{2}$ et $\sqrt[3]{2}$ ont même polynôme minimal $X³-2$ sur $𝐐$ mais $j\sqrt[3]{2}∉𝐐(\sqrt[3]{2})$. \item Par définition, toute extension de décomposition d'un polynôme $f∈k[X]$ est normale. -\item L'extension $Ω\bo k$ est normale. +\item L'extension $Ω\bo k$ est normale. \end{enumerate} \end{exemples2} @@ -319,10 +319,10 @@ des polynômes minimaux de ses éléments. \end{proposition2} \begin{démo} -Soit $R_f$ l'ensemble des racines des $f_i$ dans $Ω$. +Soit $R_f$ l'ensemble des racines des $f_i$ dans $Ω$. Par unicité de la $k$-extension de décomposition (\ref{unicite-extension-decomposition}), il suffit de démontrer que l'extension $K=k(R_f)\bo k$ est normale. -Or, pour tout $k$-morphisme $ι$ de $K$ dans $Ω$, +Or, pour tout $k$-morphisme $ι$ de $K$ dans $Ω$, on a $ι(R_f)⊆R_f$ donc $ι(K)⊆K$. CQFD. \end{démo} @@ -344,9 +344,9 @@ Les deux premières assertions résultent de la proposition précédente et de \ref{unicite-extension-decomposition}. Supposons maintenant $k'\bo k$ normale. Fixons des plongements de $K$ et -$k'$ dans $Ω$ et considérons $K'=Kk'$ dans $Ω$. Si suffit de montrer que $K'\bo k$ +$k'$ dans $Ω$ et considérons $K'=Kk'$ dans $Ω$. Si suffit de montrer que $K'\bo k$ est normale car toute extension composée sur $k$ de $K$ et $k'$ lui est $k$-isomorphe. -Soit $σ$ un $k$-automorphisme de $Ω$. Puisque $σ(k')⊆k'$ et $σ(K)⊆K$, on a bien +Soit $σ$ un $k$-automorphisme de $Ω$. Puisque $σ(k')⊆k'$ et $σ(K)⊆K$, on a bien $σ(K')⊆K'$. \end{démo} @@ -366,24 +366,24 @@ Cela résulte immédiatement du critère (iii) de normalité : si un polynôme sur $⋂_i K_i$. \end{démo} -\subsubsection{}Étant donné une famille de sous-extensions \emph{normales} $K_i\bo k$ de $Ω$, +\subsubsection{}Étant donné une famille de sous-extensions \emph{normales} $K_i\bo k$ de $Ω$, on a vu ci-dessus le corps $K=⋂_i K_i$ est également normal sur $k$. -Si $X$ est une partie quelconque de $Ω$, -il existe donc un plus petit sous-corps de $Ω$ la contenant -et normal sur $k$. (Rappelons que l'extension $Ω\bo k$ est normale.) +Si $X$ est une partie quelconque de $Ω$, +il existe donc un plus petit sous-corps de $Ω$ la contenant +et normal sur $k$. (Rappelons que l'extension $Ω\bo k$ est normale.) On vérifie sans peine qu'il coïncide avec le corps engendré sur $k$ par les conjugués des éléments de $X$ ou bien encore avec le corps -de décomposition sur $k$ contenu dans $Ω$ des polynômes minimaux +de décomposition sur $k$ contenu dans $Ω$ des polynômes minimaux des éléments de $X$. On l'appelle \emph{extension normale engendrée par $X$} ou bien, si $X$ est un corps $k'$ contenant $k$, -\emph{clôture normale de l'extension $k'\bo k$ dans $Ω$}. +\emph{clôture normale de l'extension $k'\bo k$ dans $Ω$}. Plus généralement, on appelle clôture normale d'une extension algébrique $k'\bo k$ toute extension $K/k'$ qui soit normale sur $k$ et minimale pour cette propriété. Puisque -qu'un tel corps $K$ se plonge dans $Ω$, il est aisé de vérifier +qu'un tel corps $K$ se plonge dans $Ω$, il est aisé de vérifier que deux clôtures normales d'une même extension algébrique $k'\bo k$ sont $k'$-isomorphes. @@ -546,7 +546,7 @@ Le fait que $k$ soit contenu dans $\Fix_G(K)$ est équivalent \begin{démo}[Première démonstration] Il s'agit de démontrer que pour tout $x∈K-k$, il existe $σ∈G$ tel que $σ(x)≠x$. Puisque $x$ est séparable sur $k$, il -a exactement $[k(x):k]$ conjugués sur $k$ dans $Ω$ (\ref{conjugues=racines}). Soit $y$ l'un d'entre +a exactement $[k(x):k]$ conjugués sur $k$ dans $Ω$ (\ref{conjugues=racines}). Soit $y$ l'un d'entre eux. Par définition, il existe un $σ∈G$ tel que $y=σ(x)≠x$. CQFD. \end{démo} \begin{démo}[Seconde démonstration, par descente fidèlement plate (esquisse)] @@ -1117,9 +1117,9 @@ automorphisme intérieur près. Conformément à l'usage, mais en contradiction la convention \refext{Cat}{blabla-unicite-objet-universel}, nous nous autorisons cependant à parler \emph{du} groupe de Galois d'une équation, même si ce dernier n'est pas abélien. Une façon de procéder pour résoudre cette difficulté est de fixer une clôture algébrique -de $K$, ou plus généralement toute extension $Ω$ de $K$ sur laquelle $f$ est scindé, -et de considérer le groupe de Galois $\Gal(f,Ω)$ de $f$ « pointė » en $Ω$, \cad -le groupe de Galois de l'unique corps de décomposition de $f$ dans $Ω$. +de $K$, ou plus généralement toute extension $Ω$ de $K$ sur laquelle $f$ est scindé, +et de considérer le groupe de Galois $\Gal(f,Ω)$ de $f$ « pointė » en $Ω$, \cad +le groupe de Galois de l'unique corps de décomposition de $f$ dans $Ω$. \subsubsection{}Le fait trivial suivant est d'importance capitale : l'ensemble $R_f$ est stable sous l'action de $G_f$. Cela résulte du fait @@ -1680,7 +1680,7 @@ Déterminer le groupe de Galois du polynôme $X³-2∈𝐐[X]$. \begin{exercice3}\label{borne-degre-elements} Soient $p$ un nombre premier et $k=\FF_p((t_i)_{i∈𝐍})$ le corps des fractions de l'anneau de polynômes en une infinité -de variables $\FF_p[(t_i)_{i∈𝐍}]$. Soit $Ω$ une clôture +de variables $\FF_p[(t_i)_{i∈𝐍}]$. Soit $Ω$ une clôture algébrique de $k$ et $K$ le corps engendré sur $k$ par les éléments $t_i^{1/p}$ ($i∈𝐍$). Montrer que pour tout $x∈K$, on a $x^p∈k$ mais que $[K:k]=+∞$. @@ -1748,12 +1748,12 @@ de Galois. La décroissance de ces applications est évidente. Vérifions le dernier point. Soit $k'$ une sous-$k$-extension de $K$ et notons $H=\Gal(K\bo k')$ le sous-groupe de $G$ correspondant de sorte que $k'=\Fix_H(K)$. -Soit $Ω$ une clôture algébrique de $K$. Puisque $K\bo k$ -est normale et contient $k'$, l'inclusion $\Hom_k(k',K)→\Hom_k(k',Ω)$ +Soit $Ω$ une clôture algébrique de $K$. Puisque $K\bo k$ +est normale et contient $k'$, l'inclusion $\Hom_k(k',K)→\Hom_k(k',Ω)$ est une bijection ; d'autre part l'application $\Gal(K\bo k)=\Hom_k(K,K)→\Hom_k(k',K)$ est une surjection (\ref{prolongement-plongement}). Il en résulte -que tout $k$-plongement $ι:k'↪Ω$ est la restriction d'un élément +que tout $k$-plongement $ι:k'↪Ω$ est la restriction d'un élément $g∈G$. Ainsi, l'extension $k'\bo k$ est normale \ssi pour tout $g∈G$, $g(k')=k'$. Puisque $k'=\Fix_H(K)$, cette condition se réécrit : $\Fix_{gHg^{-1}}(K)=\Fix_{H}(K)$, @@ -1761,8 +1761,8 @@ pour tout $g∈G$. Par bijectivité de l'application $H↦\Fix_H(K)$, on a $\Fix_{gHg^{-1}}(K)=\Fix_{H}(K)$ \ssi $gHg^{-1}=H$. Le groupe $H$ est donc distingué dans $G$. Enfin, si $k'\bo k$ est normale, donc galoisienne, -on a $\Hom_k(k',Ω)=\Gal(k'\bo k)$ de sorte -que l'application (surjective) de restriction $\Hom_k(K,Ω)→\Hom_k(k',Ω)$ +on a $\Hom_k(k',Ω)=\Gal(k'\bo k)$ de sorte +que l'application (surjective) de restriction $\Hom_k(K,Ω)→\Hom_k(k',Ω)$ s'identifie à une application $G=\Gal(K\bo k)→\Gal(k'\bo k)$, dont on vérifie immédiatement que c'est un morphisme de groupes. Son noyau étant l'ensemble $\Gal(K\bo k')$ des applications $k'$-linéaires de $G$, @@ -2003,7 +2003,7 @@ de sorte que $σ$ induit bien un isomorphisme $K' ⥲ K'$. \end{démo} \begin{lemme3}\label{premier-exemple-extensions-lineairement-disjointes} -Soient $Ω\bo k$ une extension de corps et $K₁,K₂$ deux sous-$k$-extensions. +Soient $Ω\bo k$ une extension de corps et $K₁,K₂$ deux sous-$k$-extensions. \begin{enumerate} \item Si $K₁⊗_k K₂$ est un corps, $K₁∩K₂=k$. \item Si $K₁\bo k$ est galoisienne et $K₁∩K₂=k$, le produit tensoriel $K₁⊗_k K₂$ est un \emph{corps}. @@ -2012,7 +2012,7 @@ Soient $Ω\bo k$ une extension de corps et $K₁,K₂$ deux sous-$k$-extensions \begin{démo} (i) Soit $K=K₁∩K₂$ et considérons $x∈K$. L'élément $1⊗x-x⊗1$ de $K₁⊗_k K₂$ est d'image nulle par l'application -produit dans le corps $Ω$. Si $K₁⊗_k K₂$ est un corps, une telle application est +produit dans le corps $Ω$. Si $K₁⊗_k K₂$ est un corps, une telle application est nécessairement injective, si bien que $1⊗x-x⊗1$ est nul dans $K₁⊗_k K₂$ donc dans le sous-anneau $K⊗_k K$ auquel il appartient. Or, si $x∉k$, les vecteurs $v₁=1$ et $v₂=x$ de $K$ sont linéairement indépendants sur $k$ diff --git a/chapitres/extensions-algebriques.tex b/chapitres/extensions-algebriques.tex index 1e037f8..ed147b2 100644 --- a/chapitres/extensions-algebriques.tex +++ b/chapitres/extensions-algebriques.tex @@ -1149,10 +1149,10 @@ Finalement $α∈K$ et $K'=K$. \end{démo} \begin{remarque2}\label{caracterisation-cloture-algebrique} -Il résulte de la démonstration qu'une clôture algébrique $Ω$ d'un corps $k$ +Il résulte de la démonstration qu'une clôture algébrique $Ω$ d'un corps $k$ est un corps de décomposition de l'ensemble des polynômes non constants -de $k$. En effet, $Ω$ contient un tel corps de décomposition $D$ -et puisque ce dernier est algébriquement clos avec $Ω/D$ algébrique, on a bien $Ω=D$. +de $k$. En effet, $Ω$ contient un tel corps de décomposition $D$ +et puisque ce dernier est algébriquement clos avec $Ω/D$ algébrique, on a bien $Ω=D$. \end{remarque2} \begin{proposition2} @@ -1167,8 +1167,8 @@ La proposition suivante nous sera très utile dans le chapitre [Gal]. \begin{proposition2}\label{plongement-dans-cloture-algebrique} -Soient $Ω$ une clôture algébrique de $k$ et $k'\bo k$ une extension -algébrique. Il existe un $k$-plongement $k'→Ω$. +Soient $Ω$ une clôture algébrique de $k$ et $k'\bo k$ une extension +algébrique. Il existe un $k$-plongement $k'→Ω$. \end{proposition2} L'expression « $k$-plongement », synonyme de $k$-morphisme, @@ -1176,11 +1176,11 @@ permet d'insister sur le fait qu'un tel morphisme est nécessairement injectif. \begin{démo} -Soit $Ω'$ une extension composée de $k'\bo k$ et $Ω\bo k$. L'extension $Ω'/Ω$ +Soit $Ω'$ une extension composée de $k'\bo k$ et $Ω\bo k$. L'extension $Ω'/Ω$ est algébrique (cf. par exemple \ref{cb-entier} ou -\ref{composee algebrique}), de sorte que l'injection $Ω→Ω'$ +\ref{composee algebrique}), de sorte que l'injection $Ω→Ω'$ est un isomorphisme, dont nous noterons $τ$ l'inverse. Le morphisme -composé $k'→Ω'\dessusdessous{τ}{→} Ω$ répond à la question. +composé $k'→Ω'\dessusdessous{τ}{→} Ω$ répond à la question. \end{démo} \begin{proposition2} @@ -1478,18 +1478,18 @@ de la propriété universelle du produit tensoriel d'algèbres, cf. \end{démo} \begin{proposition2}\label{sorites-pot-diagonalisable} -Soient $A$ une $k$-algèbre et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. +Soient $A$ une $k$-algèbre et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. Les conditions suivantes sont équivalentes : \begin{enumerate} \item il existe une extension $K$ de $k$ telle que $A_K$ soit diagonalisable ; \item la $k$-algèbre $A$ est potentiellement diagonalisable ; -\item la $Ω$-algèbre $A_Ω$ est diagonalisable ; -\item $\#\Hom_{k\traitdunion\Alg}(A,Ω)=[A:k]$ ; -\item $\# π₀(A_Ω)=[A:k]$. +\item la $Ω$-algèbre $A_Ω$ est diagonalisable ; +\item $\#\Hom_{k\traitdunion\Alg}(A,Ω)=[A:k]$ ; +\item $\# π₀(A_Ω)=[A:k]$. \end{enumerate} -De plus, on peut remplacer $Ω$ dans les critères (iii)—(v) -par une sous-extension $K$ de $Ω$ telle que pour tout $k$-morphisme $u:A → Ω$ on ait +De plus, on peut remplacer $Ω$ dans les critères (iii)—(v) +par une sous-extension $K$ de $Ω$ telle que pour tout $k$-morphisme $u:A → Ω$ on ait $u(A) ⊆ K$. \end{proposition2} @@ -1511,12 +1511,12 @@ de $K$ car l'ensemble des $φ$ est fini. Par construction, l'inclusion Ainsi, $\# \Hom_{k\traitdunion\Alg}(A,k_A)=[A:k]=[A_{k_A}:k_A]$ et $A$ est diagonalisable sur $k_A$. (ii)⇒(iii). -Cela résulte du fait que toute extension finie de $k$ s'envoie dans $Ω$ -et du fait que si $K→Ω$ est un morphisme de corps et $B$ une $K$-algèbre -diagonalisable, la $Ω$-algèbre $B⊗_K Ω$ est également diagonalisable, -comme il résulte de l'existence d'un l'isomorphisme $K^r ⊗_K Ω ⥲ Ω^r$. -%En effet, si $\# \Hom_{K\traitdunion\Alg}(B,K)=[B:K]$, $\# \Hom_{Ω\traitdunion\Alg}(B_Ω,Ω)=\#\Hom_{K\traitdunion\Alg}(B,K)$ -%est égal à $[B:K]=[B_Ω:Ω]$ (\ref{cb-trace}). +Cela résulte du fait que toute extension finie de $k$ s'envoie dans $Ω$ +et du fait que si $K→Ω$ est un morphisme de corps et $B$ une $K$-algèbre +diagonalisable, la $Ω$-algèbre $B⊗_K Ω$ est également diagonalisable, +comme il résulte de l'existence d'un l'isomorphisme $K^r ⊗_K Ω ⥲ Ω^r$. +%En effet, si $\# \Hom_{K\traitdunion\Alg}(B,K)=[B:K]$, $\# \Hom_{Ω\traitdunion\Alg}(B_Ω,Ω)=\#\Hom_{K\traitdunion\Alg}(B,K)$ +%est égal à $[B:K]=[B_Ω:Ω]$ (\ref{cb-trace}). %On utilise alors \ref{critere-numerique-diagonalisable} (ii). (iii)⇒(i) : évident. (iii) ⇔ (iv) : résulte de \ref{critere-numerique-diagonalisable} (ii). @@ -1620,8 +1620,8 @@ que $k_f$ est réduit. Or, si $K\bo k$ diagonalise $k_f$, le morphisme canonique $k_f→(k_f)_K$ étant injectif, l'algèbre $k_f$ est réduite car $(k_f)_K$, étant diagonalisable, l'est. (ii)⇒(iii) Supposons que $f$ ait une racine multiple dans une -clôture algébrique $Ω$ de $k$ et considérons $k'$ le corps de -décomposition de $f$ dans $Ω$. Le polynôme $f$ a un facteur +clôture algébrique $Ω$ de $k$ et considérons $k'$ le corps de +décomposition de $f$ dans $Ω$. Le polynôme $f$ a un facteur carré dans $k'$, ce qui est en contradiction avec l'hypothèse, d'après le lemme précédent et \ref{structure k-f} (ii). (iii)⇒(i). Si $f$ est scindé à racines simples sur un corps $k'$, @@ -1659,12 +1659,12 @@ Soit $f∈k[X]$. Les conditions suivantes sont équivalentes : \begin{démo} Le cas où $k$ est algébriquement clos est clair. Vérifions que l'on peut se ramener à ce cas. Soient $k$ comme dans l'énoncé -et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. D'après \ref{pot-diag-reduit} (iii), -le polynôme $f$ est séparable si et seulement si son image dans $Ω[X]$ +et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. D'après \ref{pot-diag-reduit} (iii), +le polynôme $f$ est séparable si et seulement si son image dans $Ω[X]$ l'est. D'autre part, la condition (ii) est également invariante par extension des scalaires. En effet, l'algorithme d'Euclide montre que l'idéal engendré par $f$ et $f'$ dans -$Ω[X]$ est engendré par un polynôme à coefficients dans $k$, qui +$Ω[X]$ est engendré par un polynôme à coefficients dans $k$, qui n'est autre que le pgcd, calculé dans $k[X]$. (Ceci est un fait général valable pour toute $k$-algèbre et toute paire de polynômes.) @@ -1686,24 +1686,24 @@ si $p=0$.) \subsection{Algèbres géométriquement réduites} \begin{proposition2} -Soit $A$ une $k$-algèbre et soit $Ω$ une clôture algébrique de $k$. +Soit $A$ une $k$-algèbre et soit $Ω$ une clôture algébrique de $k$. Les conditions suivantes sont équivalentes : \begin{enumerate} \item pour toute extension finie $k'$ de $k$, l'anneau $A_{k'}$ est réduit ; -\item l'anneau $A_Ω$ est réduit ; -%\item $A_K$ est réduite où $K⊆ Ω$ est telle que $u(A) ⊆K$ pour tout $u:A → Ω$. +\item l'anneau $A_Ω$ est réduit ; +%\item $A_K$ est réduite où $K⊆ Ω$ est telle que $u(A) ⊆K$ pour tout $u:A → Ω$. \end{enumerate} \end{proposition2} \begin{démo} -(ii) ⇒ (i). Soit $k ′ \bo k$ une extension finie et soit $σ: k ′ ↪ Ω$ un -$k$-plongement. Le morphisme $A_{k ′} → A_Ω$ déduit de $σ$ est une +(ii) ⇒ (i). Soit $k ′ \bo k$ une extension finie et soit $σ: k ′ ↪ Ω$ un +$k$-plongement. Le morphisme $A_{k ′} → A_Ω$ déduit de $σ$ est une injection (cf. \ref{changement de base k-algèbre}). On utilise alors le fait qu'un sous-anneau d'un anneau réduit est réduit. -(i) ⇒ (ii). Soit $x ∈ A_Ω$. Décomposant $x$ en somme de tenseurs +(i) ⇒ (ii). Soit $x ∈ A_Ω$. Décomposant $x$ en somme de tenseurs purs, $x=∑_1^n a_i ⊗ λ_i$, on constate que cet élément -appartient à l'image de $A_{k ′}$ dans $A_Ω$, où -$k ′=k(λ₁,…,λ_n)$ est une sous-extension de $Ω$, -finie sur $k$ (\ref{multiplicativité degré}). Si $x$ est nilpotent dans $A_Ω$, +appartient à l'image de $A_{k ′}$ dans $A_Ω$, où +$k ′=k(λ₁,…,λ_n)$ est une sous-extension de $Ω$, +finie sur $k$ (\ref{multiplicativité degré}). Si $x$ est nilpotent dans $A_Ω$, il l'est dans $A_{k ′}$. Ceci suffit pour conclure. % cf. Grothendieck projet pour Bourbaki, p. 18. \end{démo} @@ -1866,11 +1866,11 @@ une unité de $k_f$ (cf. \ref{critère différentiel de séparabilité polynôm de sorte que l'égalité $f'(x)d(x)=0$ entraîne $d(x)=0$. Ainsi, pour tout $g∈k[X]$, $d(g(x))=g'(x)d(x)=0$ de sorte que $d=0$. CQFD. Réciproquement, supposons $k_f$ formellement net sur $k$ ; il -en est donc de même de $Ω_f$ où $Ω$ est une clôture algébrique -de $k$. Supposons par l'absurde que $f$ ne soit pas à racines simples dans $Ω$, -de sorte que $Ω_f$ se surjecte (non canoniquement) sur la $Ω$-algèbre $Ω[ε]=Ω[X]/(X²)$. -Or, d'après \ref{quotient formellement net=formellement net}, $Ω[ε]$ serait -alors formellement nette sur $Ω$. Contradiction (cf. \ref{nombres duaux pas nets}). +en est donc de même de $Ω_f$ où $Ω$ est une clôture algébrique +de $k$. Supposons par l'absurde que $f$ ne soit pas à racines simples dans $Ω$, +de sorte que $Ω_f$ se surjecte (non canoniquement) sur la $Ω$-algèbre $Ω[ε]=Ω[X]/(X²)$. +Or, d'après \ref{quotient formellement net=formellement net}, $Ω[ε]$ serait +alors formellement nette sur $Ω$. Contradiction (cf. \ref{nombres duaux pas nets}). \end{démo} \begin{corollaire2}\label{mono geom red ssi f-nette} @@ -1948,7 +1948,7 @@ Les conditions suivantes sont équivalentes : \item tout élément de $A$ est séparable sur $k$ ; \item la trace $\Tr_{A\bo k}:A→k$ induit un isomorphisme $A ⥲ A^{\vee}$ ; -\item si $Ω$ est une clôture algébrique de $k$, $\# \Hom_{k\traitdunion\Alg}(A,Ω)=[A:k]$. +\item si $Ω$ est une clôture algébrique de $k$, $\# \Hom_{k\traitdunion\Alg}(A,Ω)=[A:k]$. \end{enumerate} \end{théorème2} @@ -1965,12 +1965,12 @@ On dit également que le morphisme $k → A$ est fini étale. \begin{définition2}\label{degre separable} On appelle \emph{degré séparable} \index{degré séparable} d'une $k$-algèbre -finie $A$ l'entier $\# \Hom_{k\traitdunion\Alg}(A,Ω)$, où $Ω$ est +finie $A$ l'entier $\# \Hom_{k\traitdunion\Alg}(A,Ω)$, où $Ω$ est une clôture algébrique quelconque de $k$. On le note $[A:k]_s$. \end{définition2} -Le fait que l'entier $\# \Hom_{k\traitdunion\Alg}(A,Ω)$ soit indépendant -du choix de la clôture algébrique $Ω$ est un corollaire au théorème +Le fait que l'entier $\# \Hom_{k\traitdunion\Alg}(A,Ω)$ soit indépendant +du choix de la clôture algébrique $Ω$ est un corollaire au théorème de Steinitz. D'après le théorème ci-dessus, une $k$-algèbre finie $A$ est étale \ssi $[A:k]=[A:k]_s$ (critère (vi)). @@ -1997,8 +1997,8 @@ On conclut par \ref{colim-nettes}. (iii)⇒(ii) : cf. \ref{cb-nets} (réduction au cas d'un corps algébriquement clos) et \ref{net-implique-reduit}. Démontrons enfin l'équivalence de (v) avec (i)-(iv). La condition (v) est invariante par extension des scalaires : l'application $k$-linéaire $A→A^{\vee}$ déduite -de la trace $\Tr_{A\bo k}$ induit, par extension des scalaires de $k$ à $Ω$, -l'application $Ω$-linéaire $A_Ω→A_Ω^{\vee}$ déduit de la trace $\Tr_{A_Ω/Ω}$ (cf. +de la trace $\Tr_{A\bo k}$ induit, par extension des scalaires de $k$ à $Ω$, +l'application $Ω$-linéaire $A_Ω→A_Ω^{\vee}$ déduit de la trace $\Tr_{A_Ω/Ω}$ (cf. \ref{cb-trace}) ; cette correspondance préserve les isomorphismes de sorte que l'on peut supposer $k$ algébriquement clos. Faisons dorénavant cette hypothèse. @@ -2046,7 +2046,7 @@ algèbre étale, il résulte de \ref{composes-nets} et du théorème précédent Stabilité par : \begin{enumerate} \item quotient : si une $B$ est un quotient -d'une $k$-algèbre $A$, le morphisme induit $A_Ω → B_Ω$ +d'une $k$-algèbre $A$, le morphisme induit $A_Ω → B_Ω$ est également surjectif, comme il résulte immédiatement de la définition \ref{définition restreinte produit tensoriel}. La stabilité résulte de \ref{quotient diagonalisable} @@ -2055,7 +2055,7 @@ et du critère (i) du théorème ci-dessus. \item sous-objet : cf. \ref{sous algebre geometriquement reduite} et critère (ii) ou bien \ref{sous-quotient-diag=diag} (ii) et critère (i). \item produit tensoriel : si $A$ et $B$ sont deux $k$-algèbres, -la $Ω$-algèbre $(A⊗_k B)⊗_k Ω$ est isomorphe à $A_Ω⊗_Ω B_Ω$. +la $Ω$-algèbre $(A⊗_k B)⊗_k Ω$ est isomorphe à $A_Ω⊗_Ω B_Ω$. (Ceci peut se voir par exemple sur les constantes de structure de ces algèbres, relativement aux bases introduites en \ref{constantes structure produit tensoriel} et @@ -2194,28 +2194,28 @@ De façon équivalente, cela revient à supposer que tout polynôme \emph{séparable} à coefficient dans $K$ est scindé. \begin{proposition2} -Soient $k$ un corps et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. -L'ensemble $Ω₀$ des éléments de $Ω$ séparables sur $k$ est +Soient $k$ un corps et $Ω$ une clôture algébrique de $k$. +L'ensemble $Ω₀$ des éléments de $Ω$ séparables sur $k$ est un corps séparablement clos. De plus, c'est le seul -sous-corps séparablement clos de $Ω$ contenant $k$. +sous-corps séparablement clos de $Ω$ contenant $k$. \end{proposition2} \begin{démo} D'après \ref{extension-algebrique-separable-maximale}, on sait que -$Ω₀$ est un corps contenant $k$ et algébrique séparable sur $k$. -Si $z∈Ω$ est séparable sur $Ω₀$, il est séparable sur une sous-$k$-extension -\emph{étale} $k'$ de $Ω₀$, par exemple le corps +$Ω₀$ est un corps contenant $k$ et algébrique séparable sur $k$. +Si $z∈Ω$ est séparable sur $Ω₀$, il est séparable sur une sous-$k$-extension +\emph{étale} $k'$ de $Ω₀$, par exemple le corps engendré sur $k$ par les coefficients du polynôme -$μ_{z,Ω₀}$. Les extensions $k'\bo k$ et $k'(z)\bo k'$ +$μ_{z,Ω₀}$. Les extensions $k'\bo k$ et $k'(z)\bo k'$ étant étales, il en est de même de l'extension $k'(z)\bo k$ (\ref{etale stable par sous-quotient etc.}, transitivité). -Ainsi, $z∈k'(z)$ est séparable sur $k$ donc $z∈Ω₀$. +Ainsi, $z∈k'(z)$ est séparable sur $k$ donc $z∈Ω₀$. Ceci achève la démonstration du premier point. -Enfin, si $Ω₀'$ est un sous-corps séparablement clos -de $Ω$ contenant $k$, il contient tous les éléments séparables -sur $k$, donc $Ω₀$. L'extension $Ω₀'\bo Ω₀$ étant algébrique +Enfin, si $Ω₀'$ est un sous-corps séparablement clos +de $Ω$ contenant $k$, il contient tous les éléments séparables +sur $k$, donc $Ω₀$. L'extension $Ω₀'\bo Ω₀$ étant algébrique séparable (\ref{sous-extension-etale}), -on a donc $Ω₀'=Ω₀$. +on a donc $Ω₀'=Ω₀$. \end{démo} \begin{definition2} @@ -2233,15 +2233,15 @@ séparables d'un corps $k$ sont $k$-isomorphes. Existence. Elle résulte de la proposition précédente et du théorème de Steinitz. Unicité. Soient $K$ et $K'$ deux clôtures -séparables d'un corps $k$. Si $Ω$ est une clôture +séparables d'un corps $k$. Si $Ω$ est une clôture algébrique de $k$, il existe des $k$-plongements -$u$ et $v$ de $K$ et $K'$ dans $Ω$ car ces extensions +$u$ et $v$ de $K$ et $K'$ dans $Ω$ car ces extensions sont algébriques (lemme de prolongement des plongements, \ref{plongement-dans-cloture-algebrique}). -D'autre part, leurs images dans $Ω$ sont séparablement closes et contiennent $k$ : +D'autre part, leurs images dans $Ω$ sont séparablement closes et contiennent $k$ : elles coïncident donc avec l'unique clôture séparable -$Ω₀$ de $k$ dans $Ω$. L'existence de $k$-isomorphismes -$u:K ⥲ Ω₀$ et $v:K' ⥲ Ω₀$ permet de conclure. +$Ω₀$ de $k$ dans $Ω$. L'existence de $k$-isomorphismes +$u:K ⥲ Ω₀$ et $v:K' ⥲ Ω₀$ permet de conclure. \end{démo} \begin{remarque2} @@ -2261,8 +2261,8 @@ et $k\sep$ une clôture séparable. Cette notation, quoique commode, tend à faire oublier qu'un \emph{choix} qui a été fait. Pour cette raison, nous noterons aussi souvent -$Ω$ l'un ou l'autre de tels sur-corps, en précisant -à chaque fois l'hypothèse faite sur $Ω$. +$Ω$ l'un ou l'autre de tels sur-corps, en précisant +à chaque fois l'hypothèse faite sur $Ω$. \end{convention2} \subsection{Corps parfait} @@ -2294,8 +2294,8 @@ sont parfaits. (i)⇒(ii). On peut supposer $p>1$, c'est-à-dire $k$ de caractéristique non nulle sans quoi il n'y a rien à démontrer. Supposons par l'absurde qu'il existe un élément $a∈k-k^p$. Le polynôme $f=X^p-a$ est alors irréductible sur $k$ : -si $Ω$ est une clôture algébrique de $k$ et $α$ une racine $p$-ième de $a$ dans $Ω$, -on a $f=(X-α)^p$ dans $Ω[X]$. Ses diviseurs unitaires dans $k[X]$ sont donc de la forme +si $Ω$ est une clôture algébrique de $k$ et $α$ une racine $p$-ième de $a$ dans $Ω$, +on a $f=(X-α)^p$ dans $Ω[X]$. Ses diviseurs unitaires dans $k[X]$ sont donc de la forme $(X-α)^i$ pour un entier $i$ convenable. Le coefficient sous-dominant, c'est-à-dire le coefficient de $X^{i-1}$, d'un tel polynôme est égal à $-iα$, qui n'appartient à $k$ que pour $i=0$ et $i=p$. Ce démontre que $f$ est @@ -2320,7 +2320,7 @@ une extension algébrique. Les conditions suivantes sont équivalentes. \begin{enumerate} \item toute sous-extension séparable $k'\bo k$ de $K\bo k$ est triviale. \item pour tout $x∈K$, il existe un entier $e≥1$ tel que $x^{p^e}∈k$. -\item pour toute clôture algébrique $Ω$ de $k$, l'ensemble $\Hom_k(K,Ω)$ +\item pour toute clôture algébrique $Ω$ de $k$, l'ensemble $\Hom_k(K,Ω)$ est un singleton. \end{enumerate} \end{proposition2} @@ -2354,17 +2354,17 @@ $K[X]$ montre que $μ$ est une puissance $X-x$ appartenant à $k[X]$. En conséquence, le polynôme $μ$ n'est à racines simples dans $K$ — condition qui est nécessaire à sa séparabilité — que s'il est égal à $X-x$, c'est-à-dire si $x$ appartient à $k$. CQFD. -(ii) ⇒ (iii). On sait qu'il existe au moins un $k$-morphisme de $K$ dans $Ω$. -Montrons qu'il est unique. Soit $x$ un élément de $K$ et soit $ι:K ↪ Ω$ un $k$-plongement. +(ii) ⇒ (iii). On sait qu'il existe au moins un $k$-morphisme de $K$ dans $Ω$. +Montrons qu'il est unique. Soit $x$ un élément de $K$ et soit $ι:K ↪ Ω$ un $k$-plongement. L'image de $x$ par $ι$ est l'unique racine $p^e$-ième de l'élément $x^{p^e}$ -de $k$ dans $Ω$. L'unicité en résulte. +de $k$ dans $Ω$. L'unicité en résulte. (iii) ⇒ (i). Supposons par l'absurde qu'il existe une sous-extension étale $k ′\bo k$ de $K\bo k$ -et fixons une clôture algébrique $Ω$ de $k$. L'égalité entre le cardinal -de $\Hom_{k\traitdunion\Alg}(k ′,Ω)$ et la dimension $[k ′ : k]$ montre -que l'ensemble $\Hom_{k\traitdunion\Alg}(k ′,Ω)$ n'est pas réduit à un +et fixons une clôture algébrique $Ω$ de $k$. L'égalité entre le cardinal +de $\Hom_{k\traitdunion\Alg}(k ′,Ω)$ et la dimension $[k ′ : k]$ montre +que l'ensemble $\Hom_{k\traitdunion\Alg}(k ′,Ω)$ n'est pas réduit à un singleton. D'après le lemme de prolongement des plongements, -l'application de restriction $\Hom_{k\traitdunion\Alg}(K,Ω) → \Hom_{k\traitdunion\Alg}(k ′,Ω)$ -est surjective. En particulier $\Hom_{k\traitdunion\Alg}(K,Ω)$ n'est pas un +l'application de restriction $\Hom_{k\traitdunion\Alg}(K,Ω) → \Hom_{k\traitdunion\Alg}(k ′,Ω)$ +est surjective. En particulier $\Hom_{k\traitdunion\Alg}(K,Ω)$ n'est pas un singleton. Contradiction. \end{démo} @@ -2397,9 +2397,9 @@ des sous-$k$-algèbres de $A$ est \emph{fini}. \begin{démo} Il résulte du lemme ci-dessous, appliqué à une clôture algébrique -$Ω$ de $k$, que si $B$ et $B'$ sont deux sous-$k$-algèbres -de $A$ dont les images respectives $B_Ω$ et $B'_Ω$ dans $A_Ω$ coïncident, alors $B=B'$. -(Rappelons que les applications $B_Ω→A_Ω$ et $B'_Ω→A_Ω$ sont injectives, cf. +$Ω$ de $k$, que si $B$ et $B'$ sont deux sous-$k$-algèbres +de $A$ dont les images respectives $B_Ω$ et $B'_Ω$ dans $A_Ω$ coïncident, alors $B=B'$. +(Rappelons que les applications $B_Ω→A_Ω$ et $B'_Ω→A_Ω$ sont injectives, cf. \ref{changement de base k-algèbre}.) On peut alors utiliser \ref{sous-quotient-diag=diag} (ii). \end{démo} @@ -2434,14 +2434,14 @@ En d'autres termes, $w'$ appartient à $W$. CQFD. %\begin{facultatif} \begin{remarque2}On peut obtenir une seconde -démonstration de l'implication « $B_Ω=B'_Ω$ entraîne $B=B'$ » +démonstration de l'implication « $B_Ω=B'_Ω$ entraîne $B=B'$ » utilisée ci-dessus de la façon suivante. Quitte à considérer la sous-$k$-algèbre de $A$ engendrée par $B$ et $B'$, on peut supposer que l'on a une inclusion $B⊆B'$. (On suppose -bien entendu également que l'on a l'égalité $B_Ω=B'_Ω$.) Il résulte +bien entendu également que l'on a l'égalité $B_Ω=B'_Ω$.) Il résulte immédiatement de la définition donnée en \ref{section définition restreinte -produit tensoriel} que le $Ω$-espace vectoriel quotient $B'_Ω/B_Ω$ -est isomorphe au produit tensoriel $(B'/B)⊗_k Ω$ (voir aussi \refext{Tens}{suite exacte}). +produit tensoriel} que le $Ω$-espace vectoriel quotient $B'_Ω/B_Ω$ +est isomorphe au produit tensoriel $(B'/B)⊗_k Ω$ (voir aussi \refext{Tens}{suite exacte}). Il est donc nul \ssi $B'/B$ l'est, \cad si $B=B'$. \end{remarque2} %\end{facultatif} @@ -2539,8 +2539,8 @@ d'une grande souplesse et s'avère être un guide utile pour l'étude générale des anneaux commutatifs. Depuis Alexandre Grothendieck, la propriété « $A\bo k$ est étale » est vue comme un analogue algébrique de la propriété topologique d'être un \emph{revêtement} : -dans un cas une algèbre $A$ contenant $k$ devient, en tensorisant avec $Ω$, une somme directe -de copies de $Ω$ ; dans l'autre, un espace topologique $X$ au-dessus de $Y$ +dans un cas une algèbre $A$ contenant $k$ devient, en tensorisant avec $Ω$, une somme directe +de copies de $Ω$ ; dans l'autre, un espace topologique $X$ au-dessus de $Y$ devient, en se restreignant à un ouvert $V$ de $Y$ suffisamment petit, une union disjointe de copies de $V$. @@ -2684,7 +2684,7 @@ tout polynôme non constant de $k$ ait au moins une racine dans $K$. Montrer que est algébriquement clos. (En d'autres termes, $K$ est une clôture algébrique de $k$.) % OPS $k$ parfait. Soit $f$ polynôme à coefficients dans $k$, $R$ ses racines -% dans une clôture algébrique $Ω$ contenant $K$. Il existe $α$ tel que +% dans une clôture algébrique $Ω$ contenant $K$. Il existe $α$ tel que % $k(R)=k(α)$. Par hypothèse, $K$ contient un élément $β$ conjugué à $α$. % Pour un tel $β$, on a $k(β)=k(α)=k(R)$, donc $k(R)⊂K$. \end{exercice} @@ -2702,8 +2702,8 @@ nul.) \end{exercice} \begin{exercice} -Soit $k$ un corps et soit $Ω$ une clôture algébrique de $k$. -À quelle condition a-t-on l'égalité $\Aut_k(Ω)=\{1\}$ ? +Soit $k$ un corps et soit $Ω$ une clôture algébrique de $k$. +À quelle condition a-t-on l'égalité $\Aut_k(Ω)=\{1\}$ ? % Essayer de deviner que les extensions doivent être radicielles. \end{exercice} diff --git a/chapitres/groupes-permutations.tex b/chapitres/groupes-permutations.tex index 799e94c..e1d315f 100644 --- a/chapitres/groupes-permutations.tex +++ b/chapitres/groupes-permutations.tex @@ -1330,8 +1330,8 @@ de $D→ 𝔖_P$ est le groupe trivial $\{1\}$. Il en résulte que $D↠ A_F$. \section{Groupe de Galois d'un polynôme de degré quatre} Soient $k$ un corps et $f=X⁴-c₁X³+c₂X²-c₃X+c₄∈k[X]$ un polynôme -irréductible séparable. Soient $Ω$ une clôture séparable et -$R=\{x₁,x₂,x₃,x₄\}$ les racines de $f$ dans $Ω$. Le groupe de Galois +irréductible séparable. Soient $Ω$ une clôture séparable et +$R=\{x₁,x₂,x₃,x₄\}$ les racines de $f$ dans $Ω$. Le groupe de Galois $G$ correspondant est naturellement un sous-groupe transitif de $𝔖_R$. Il est donc naturel d'étudier ces sous-groupes. D'autre part, il est évident que l'inclusion $G⊆𝔖_R$ est une égalité \ssi $G$ n'est @@ -1378,8 +1378,8 @@ Le théorème suivant est une généralisation de la proposition \ref{Gal(deg 3)=cyclique}. \begin{théorème} -Soient $k$ un corps, $Ω$ une clôture séparable et $f=X⁴-c₁X³+c₂X²-c₃X+c₄∈k[X]$ -un polynôme séparable. Soient $R=\{x₁,x₂,x₃,x₄\}$ les racines de $f$ dans $Ω$ et +Soient $k$ un corps, $Ω$ une clôture séparable et $f=X⁴-c₁X³+c₂X²-c₃X+c₄∈k[X]$ +un polynôme séparable. Soient $R=\{x₁,x₂,x₃,x₄\}$ les racines de $f$ dans $Ω$ et $G⊆𝔖_R$ le groupe de Galois de $f$ correspondant. \begin{enumerate} \item $G⊆𝔄_R$ \ssi $\car(k)≠2$ et $Δ(f)$ est de la forme $x²$ ou $\car(k)=2$ et @@ -1424,7 +1424,7 @@ $\{X₁X₃+X₂X₄,X₁X₂+X₃X₄,X₁X₄+X₂X₃\}$ de $𝐙[X₁,X₂,X₃,X₄]$ et, \emph{a fortiori}, sur le sous-ensemble (à trois éléments par séparabilité de $g$) $\{x₁x₃+x₂x₄,x₁x₂+x₃x₄,x₁x₄+x₂x₃\}$ -de $Ω$. Le polynôme $g$ n'a donc pas de racine dans $k$. +de $Ω$. Le polynôme $g$ n'a donc pas de racine dans $k$. \end{démo} Pour un complément, cf. \cite{Generic@JLY}, th. 2.2.3. diff --git a/chapitres/locaux-globaux.tex b/chapitres/locaux-globaux.tex index 7879305..7cdc8dd 100644 --- a/chapitres/locaux-globaux.tex +++ b/chapitres/locaux-globaux.tex @@ -966,7 +966,7 @@ Soit $K$ un corps local. premier ou $p=∞$) est l'adhérence de $𝐐$ dans $K$, le caractère additif $𝐞_{K}=𝐞_p ∘ \Tr_{K \bo 𝐐_p}$ est non trivial. \item Si $K$ est de caractéristique $p>0$ de corps -résiduel $k$ et $ω ∈ Ω¹_K$ est une forme différentielle non nulle, +résiduel $k$ et $ω ∈ Ω¹_K$ est une forme différentielle non nulle, le caractère additif $𝐞_{K,ω}: x ↦ ψ_{𝐅_p}(\Tr_{k\bo 𝐅_p} ∘ \Res(x ω))$ — où $\Res$ est le résidu défini en \refext{AVD-D}{résidu forme différentielle formelle} — est non trivial. @@ -978,7 +978,7 @@ forme différentielle formelle} — est non trivial. trace $\Tr_{K\bo 𝐐_p}$ est surjective. Le caractère $𝐞_p$ étant non trivial, il en est de même de $𝐞_{K}$. (ii). Même argument, joint au fait (\refext{AVD-D}{non nullité du résidu}) que -l'application $k$-linéaire $\Res:Ω¹_K → k$ est surjective. +l'application $k$-linéaire $\Res:Ω¹_K → k$ est surjective. \end{démo} On observe ici une différence fondamentale entre la caractéristique @@ -2490,8 +2490,8 @@ complets $𝒪_{L,v}=\{f ∈ L_v: |f|_v ≤ 1\}$, pour $v ∈ V$. Or, si $f ∈ L$ est entier sur $A$, il est entier sur chaque sur-anneau $𝒪_{K,u}$, $u ∈ U$, donc contenu pour chaque $v↦ u$ dans l'anneau normal $𝒪_{L,v}$ de corps des fractions $L_v$ contenant $L$. Ainsi $B′$ est contenu dans $B$. -Réciproquement si $Ω$ est une clôture algébrique de $L$ -et $G=\Aut(Ω \bo K)$, un élément $b ∈ B$ +Réciproquement si $Ω$ est une clôture algébrique de $L$ +et $G=\Aut(Ω \bo K)$, un élément $b ∈ B$ est racine d'un polynôme $P=(∏_{β ∈ G ⋅ b} (X-β))^{p^e}$ à coefficients dans $K$, où $p$ désigne une puissance de l'exposant caractéristique de $K$, et $e$ un entier @@ -3914,7 +3914,7 @@ $K^⊥=K$ (\ref{Pontrâgin pour adèles}). On peut montrer que si $K$ un corps global de caractéristique $p>0$ et $ω$ une forme différentielle non nulle, pour presque tout $x ∈ Σ(K)$, $𝐞_{K_x,ω_x}(𝒪_{K,x})=\{1\}$. -De plus, on peut identifier $K^⊥$ à $Ω¹_{K \bo 𝐅_p}$. \XXX +De plus, on peut identifier $K^⊥$ à $Ω¹_{K \bo 𝐅_p}$. \XXX % cf. Tate, cours à Harvard. \end{remarque2} diff --git a/chapitres/omega.tex b/chapitres/omega.tex index 872bd10..41fed71 100644 --- a/chapitres/omega.tex +++ b/chapitres/omega.tex @@ -50,7 +50,7 @@ Différentielles \begin{théorème2} \XXX Une extension $K\bo k$ est algébrique séparable -si et seulement si $Ω¹_{K\bo k}=0$. +si et seulement si $Ω¹_{K\bo k}=0$. \end{théorème2} diff --git a/chapitres/verselles.tex b/chapitres/verselles.tex index 6a58897..3c75592 100644 --- a/chapitres/verselles.tex +++ b/chapitres/verselles.tex @@ -252,9 +252,9 @@ que son discriminant est un carré de sorte que $G_f≃𝔄₃≃𝐙/3$. un groupe de Galois cyclique} Soient $k$ un corps et $f=X³+aX+b∈k[X]$ un polynôme -irréductible séparable. Soient $Ω$ une clôture séparable de +irréductible séparable. Soient $Ω$ une clôture séparable de $k$ et -$R=\{x₁,x₂,x₃\}$ les racines de $f$ dans $Ω$. Le groupe de +$R=\{x₁,x₂,x₃\}$ les racines de $f$ dans $Ω$. Le groupe de Galois $G$ de $f$ correspondant est naturellement un sous-groupe de $𝔖_R$ agissant transitivement sur $R$ @@ -472,7 +472,7 @@ l'énoncé. \begin{proposition2}\label{extensions quadratiques sont obtenues par torsion} Soient $k$ un corps de caractéristique différente de deux, -$K\bo k$ une extension galoisienne de groupe $G$ et $Ω$ +$K\bo k$ une extension galoisienne de groupe $G$ et $Ω$ une clôture séparable de $K$. Considérons un groupe $E$, extension non scindée de $G$ par $𝐙/2$ : \[ @@ -480,14 +480,14 @@ Considérons un groupe $E$, extension non scindée de $G$ par $𝐙/2$ : \] où $E ↠ G$ n'a pas de section. Soient $L₁=K(\sqrt{y₁})\bo K$ et $L₂=K(\sqrt{y₂})\bo K$ -deux sous-corps de $Ω$, quadratiques sur $K$, tels que les extensions $L₁\bo k$ et $L₂\bo k$ +deux sous-corps de $Ω$, quadratiques sur $K$, tels que les extensions $L₁\bo k$ et $L₂\bo k$ soient galoisiennes de groupe isomorphe à $E$. Alors, il existe $λ ∈ k^×$ tel que $L₂=K(\sqrt{λ y₁})$. \end{proposition2} \begin{démo} Supposons $L₁≠L₂$ sans quoi il n'y a rien à démontrer. -Le sous-corps $L₁ ∩ L₂$ de $Ω$ est donc $K$ de sorte +Le sous-corps $L₁ ∩ L₂$ de $Ω$ est donc $K$ de sorte que le morphisme \[\Gal(L₁L₂\bo k) → \Gal(L₁\bo k) ×_{\Gal(K\bo k)} \Gal(L₂\bo k)\] est un isomorphisme (\refext{CG}{fonctorialite-finie-galois}) : @@ -842,29 +842,29 @@ Compte tenu de ce qui précède, il est naturel de considérer m_P=\diag(b_\i,b_\j,b_\k)⋅P^{-1}∈\mathrm{SO}₃(k_{V₄}). \] Par construction $σ_μ(m_P)=g_μ⋅m_P$ pour tout $μ∈\{1,\i,\j,\k\}$. -Soit $Ω$ une clôture séparable de $k_{V₄}$ et soit $q¹_P$ -un relèvement de $m_P$ dans $𝐇^{N=1}(Ω)$ (cf. \refext{Azu}{quaternions et SO3}). +Soit $Ω$ une clôture séparable de $k_{V₄}$ et soit $q¹_P$ +un relèvement de $m_P$ dans $𝐇^{N=1}(Ω)$ (cf. \refext{Azu}{quaternions et SO3}). Un tel élément est bien défini à multiplication par $±1$ près, comme il résulte de la suite exacte \[ -1 → μ₂(Ω)=\{±1\} → 𝐇^{N=1}(Ω) → \mathrm{SO}₃(Ω) → 1. +1 → μ₂(Ω)=\{±1\} → 𝐇^{N=1}(Ω) → \mathrm{SO}₃(Ω) → 1. \] -(Rappelons que $\Ker(𝐇^×(Ω) → \mathrm{SO}₃(Ω))=Ω^×$ et -que $N(λ)=λ²$ si $λ∈Ω⋅1⊆ 𝐇(Ω)$.) -L'image de l'orbite $\Gal(Ω\bo k)⋅q¹_P$ dans $\mathrm{SO}₃(Ω)$ +(Rappelons que $\Ker(𝐇^×(Ω) → \mathrm{SO}₃(Ω))=Ω^×$ et +que $N(λ)=λ²$ si $λ∈Ω⋅1⊆ 𝐇(Ω)$.) +L'image de l'orbite $\Gal(Ω\bo k)⋅q¹_P$ dans $\mathrm{SO}₃(Ω)$ n'est autre que l'orbite $\Gal(k_{V₄}\bo k)⋅m_q$. D'après ce qui précède, cette dernière est de cardinal $4$ et l'action de $\Gal(k_{V₄}\bo k)$ se fait par multiplication à gauche par les $g_μ$ qui appartiennent à $\mathrm{SO}₃(𝐙)$ et, plus précisément, à son sous-groupe diagonal, isomorphe à $V₄$. -Les fibres de $𝐇^{N=1}(Ω) → \mathrm{SO}₃(Ω)$ -étant en bijection avec $μ₂(𝐙)=\{±1\}$, de cardinal $2$, il en résulte que l'action de $\Gal(Ω\bo k)$ +Les fibres de $𝐇^{N=1}(Ω) → \mathrm{SO}₃(Ω)$ +étant en bijection avec $μ₂(𝐙)=\{±1\}$, de cardinal $2$, il en résulte que l'action de $\Gal(Ω\bo k)$ sur $q_P¹$ se fait par multiplication à gauche par des éléments d'un sous-groupe de $𝐇^{N=1}(𝐙)=𝐇^×(𝐙)$ qui se surjecte sur $𝐇^×(𝐙)/\{±1\}≃V₄$. Un tel sous-groupe est égal à $𝐇^×(𝐙)$, par exemple parce que l'extension $1 → \{±1\} → 𝐇^×(𝐙) → 𝐇^×(𝐙)/\{±1\} → 1$ n'est pas scindée. -On a donc montré que l'action de $\Gal(Ω\bo k)$ sur $q¹_P∈ 𝐇^{N=1}(Ω)$ -induit une surjection $\Gal(Ω\bo k) ↠ 𝐇^×(𝐙)$ prolongeant +On a donc montré que l'action de $\Gal(Ω\bo k)$ sur $q¹_P∈ 𝐇^{N=1}(Ω)$ +induit une surjection $\Gal(Ω\bo k) ↠ 𝐇^×(𝐙)$ prolongeant l'isomorphisme $\Gal(k_{V₄}\bo k) ⥲ V₄≃𝐇^×(𝐙)/\{±1\}$ de \ref{notations Witt non 2}. -Le corps invariant par le noyau de $\Gal(Ω\bo k) ↠ 𝐇^×(𝐙)$ +Le corps invariant par le noyau de $\Gal(Ω\bo k) ↠ 𝐇^×(𝐙)$ définit une extension $k_{Q₈}\bo k$ du type cherché. Ceci achève la démonstration de l'implication (ii)⇒(i). |