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author | David A. Madore <david+git@madore.org> | 2016-04-14 17:02:08 +0200 |
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committer | David A. Madore <david+git@madore.org> | 2016-04-14 17:02:08 +0200 |
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diff --git a/exercices-courbes.tex b/exercices-courbes.tex index 036e7cf..2916c1d 100644 --- a/exercices-courbes.tex +++ b/exercices-courbes.tex @@ -420,11 +420,12 @@ En particulier, le degré de $\clubsuit$ est le degré de $f_\sharp$. \smallbreak -(9) Soit $f_P$ un polynôme unitaire irréductible de $k[x]$ qui +(9) Soit $f_P$ un polynôme unitaire irréductible dans $k[x]$ qui \emph{ne divise pas} $f$. Soit $\kappa := k[x]/(f_P)$ le corps de rupture de $f_P$ sur $k$. On considère la classe $\bar h$ de $h$ -modulo $f_P$ comme un élément de $\kappa[y]$, et on distingue deux -cas : (a) $\bar h$ se scinde dans $\kappa[y]$ comme produit de deux +modulo $f_P$ comme un élément de $\kappa[y]$. Rappeler pourquoi +$k[x,y]/(h,f_P) = \kappa[y]/(\bar h)$. On distingue deux cas : +(a) $\bar h$ se scinde dans $\kappa[y]$ comme produit de deux polynômes de degré $1$, et (b) $\bar h$ est irréductible dans $\kappa[y]$. Montrer que dans le cas (a), il existe exactement deux idéaux maximaux $\mathfrak{n}$ de $k[x,y]$ contenant $h$ @@ -435,20 +436,77 @@ $(h,f_P)$ qu'ils engendrent, et que $k[x,y]/\mathfrak{n} =: \kappa'$ est le corps de rupture de $\bar h$ sur $\kappa$ (de degré $2$ sur $\kappa$, donc). +\begin{corrige} +On a $A/(f_P) = k[x,y]/(h,f_P) = \kappa[y]/(\bar h)$ : pour voir la +seconde égalité, par exemple, on considère le morphisme $k[x,y] \to +\kappa[y]/(\bar h)$ envoyant $x$ et $y$ respectivement sur la classe +de $x$ dans $\kappa$ et sur la classe de $y$ modulo $\bar h$, il est +surjectif car son image contient les classes de $x$ et $y$ qui +enegndrent $\kappa[y]/(\bar h)$ comme $k$-algèbre, et son noyau est +l'ensemble des polynômes dans $k[x,y]$ qui, une fois réduits +modulo $f_P$ (pour donner des éléments de $\kappa[y]$) sont multiples +de $\bar h$, ce qui est signifie bien qu'ils sont dans l'idéal +$(h,f_P)$ engendré par $h$ et $f_P$. Les idéaux maximaux de $k[x,y]$ +contenant $h,f_P$ sont donc en correspondance (et avec le même corps +quotient) avec les idéaux maximaux de $\kappa[y]$ contenant $\bar h$, +et ceux-ci sont eux-mêmes en correspondance avec les facteurs +irréductibles de $\bar h$ dans $\kappa[y]$. + +Ce point étant acquis, si $\bar h \in \kappa[y]$ se factorise comme +produit de deux facteurs, forcément de degré $1$, le théorème chinois +montre que $\kappa[y]/(\bar h)$ est le produit de deux copies +de $\kappa$, et il existe donc deux idéaux maximaux de +$\kappa[y]/(\bar h)$ le quotient par chacun d'eux est isomorphe +à $\kappa$, et si $\bar h$ est irréductible dans $\kappa[y]$, c'est +que $\kappa[y]/(\bar h) = k[x,y]/(h,f_P)$ est un corps, de degré +$\deg(\bar h) = 2$ sur $\kappa$. +\end{corrige} + \smallbreak (10) En continuant le contexte de la question précédente ($f_P$ polynôme unitaire irréductible ne divisant pas $f$), montrer que, quel que soit l'idéal maximal $\mathfrak{n}$ de $k[x,y]$ -contenant $h$ et $f_P$, l'évaluation de $h'_x$ en $Z(\mathfrak{n})$ -(qui est par définition, la classe de $h'_x$ modulo $\mathfrak{n}$, +contenant $h$ et $f_P$, l'évaluation de $h'_y$ en $Z(\mathfrak{n})$ +(qui est par définition, la classe de $h'_y$ modulo $\mathfrak{n}$, vue comme un élément de $k[x,y]/\mathfrak{n}$) n'est pas nulle. Rappeler pourquoi ceci construit sur $E$ : dans le cas (a) deux places de degré $\deg f_P$, et dans le cas (b) une place de degré $2\deg f_P$. Montrer que $f_P(x) \in K$ s'annule aux places ainsi -construites. Quel est le degré de $f_P(x) \in K$ (c'est-à-dire $[K : - k(f_P(x))]$) ? En déduire que $f_P(x)$ ne s'annule pas ailleurs -qu'aux places qu'on a construites. +construites. Quel est le degré de $f_P(x) \in K$ en tant que fonction +sur $E$ (c'est-à-dire $[K : k(f_P(x))]$) ? En déduire que $f_P(x)$ ne +s'annule pas ailleurs qu'aux places qu'on a construites. + +\begin{corrige} +On a $h'_y = 2y$. On rappelle qu'un élément d'un anneau est +inversible si et seulement si il n'appartient à aucun idéal maximal +(cf. \ref{existence-maximal-ideals}). Pour montrer que $h'_y$ n'est +pas nul dans les quotients $\kappa' = k[x,y]/\mathfrak{n}$ où +$\mathfrak{n}$ est un idéal maximal de $k[x,y]$ contenant $h,f_P$, il +s'agit donc de montrer que (la classe de) $y$ est inversible dans +$k[x,y]/(f_P,h) = \kappa[y]/(\bar h)$. Or $\bar h \in \kappa[y]$ a +pour coefficient constant la classe $\bar f = x^3 + ax + b$ +modulo $f_P$. Comme on a fait l'hypothèse que $f_P$ ne divise +pas $f$, cette classe est inversible dans $\kappa$. +D'après \ref{smooth-points-give-unique-place}, on en déduit qu'il +existe une unique place de $E$ pour chaque idéal maximal de $A$ +contenant $f_P$ (c'est ici qu'on utilise $A/(f_P) = k[x,y]/(h,f_P)$), +et que ces places ont les mêmes corps résiduels que les $\kappa'$ +qu'on a construits. + +Le fait que $f_P$ s'annule aux places ainsi construites vient du fait +qu'il est nul dans $\kappa$. + +Le degré de $f_P(x)$ en tant que fonction sur $E$ est $[K : k(f_P(x))] += [K : k(x)]\cdot [k(x) : k(f_P(x))]$. Dans ce produit, le premier +facteur est $\deg x = 2$ d'après (5), et le second est $\deg f_P$ (en +se rappelant que le degré d'un polynôme est le même que son degré en +tant que fonction sur $\mathbb{P}^1$, +cf. circa \ref{degree-of-a-function}). Or on a trouvé des places de +degré total $2\deg f_P$ en lesquelles $f_P(x)$ s'annule : d'après +l'identité du degré, ce sont exactement toutes les places où $f_P(x)$ +s'annule. +\end{corrige} |