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author | David A. Madore <david+git@madore.org> | 2016-03-02 18:42:18 +0100 |
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committer | David A. Madore <david+git@madore.org> | 2016-03-02 18:42:18 +0100 |
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Zeros-in-extension for algebraically closed fields.
-rw-r--r-- | notes-accq205.tex | 55 |
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diff --git a/notes-accq205.tex b/notes-accq205.tex index 9f5c6fe..ebea262 100644 --- a/notes-accq205.tex +++ b/notes-accq205.tex @@ -1686,13 +1686,13 @@ l'extension est monogène. Si $k$ est parfait, toute extension algébrique de $k$ est séparable. \end{proof} -\begin{prop} +\begin{prop}\label{separating-transcendence-basis-over-perfect-field} Soit $k$ un corps parfait et $k \subseteq K$ une extension de corps de -type fini. Alors il existe $x_1,\ldots,x_{d+1} \in K$ tels que $K = -k(x_1,\ldots,x_{d+1})$ avec $x_1,\ldots,x_d$ algébriquement -indépendants sur $k$ (cf. \ref{definition-transcendence-basis}) et -$x_{d+1}$ séparable sur $k(x_1,\ldots,x_d)$ -(cf. \ref{definition-separable-element}). +type fini (cf. \label{subfield-generated}). Alors il existe +$x_1,\ldots,x_{d+1} \in K$ tels que $K = k(x_1,\ldots,x_{d+1})$ avec +$x_1,\ldots,x_d$ algébriquement indépendants sur $k$ +(cf. \ref{definition-transcendence-basis}) et $x_{d+1}$ séparable sur +$k(x_1,\ldots,x_d)$ (cf. \ref{definition-separable-element}). \end{prop} \begin{proof} Supposons $K = k(w_1,\ldots,w_n)$ et soit $d = \degtrans_k(K)$ : @@ -1891,6 +1891,49 @@ les résultats suivants : \subsection{Idéaux maximaux d'anneaux de polynômes} +\begin{lem} +Soit $k$ un corps algébriquement clos et $k \subseteq K$ une +extension. On suppose que $h_1,\ldots,h_m \in k[t_1,\ldots,t_n]$ ont +un zéro commun dans $K$ (c'est-à-dire qu'il existe $z_1,\ldots,z_n \in +K$ tels que $h_i(z_1,\ldots,z_n) = 0$ pour $1\leq i\leq m$) : alors +ils en ont un dans $k$ (c'est-à-dire qu'il existe $y_1,\ldots,y_n \in +k$ vérifiant $h_i(y_1,\ldots,y_n) = 0$ pour $1\leq i\leq m$). +\end{lem} +\begin{proof} +Quitte à remplacer $K$ par $k(z_1,\ldots,z_n)$ où $z_1,\ldots,z_n$ est +un zéro commun aux $h_i$, on peut supposer que $K$ est une extension +de type fini de $k$. D'après la +proposition \ref{separating-transcendence-basis-over-perfect-field}, +comme $k$ est parfait puisque algébriquement clos, on peut écrire $K = +k(x_1,\ldots,x_d,u)$ avec $x_1,\ldots,x_d$ algébriquement indépendants +et $u$ algébrique sur $k(x_1,\ldots,x_d) =: k(\underline{x})$, disons +$f(\underline{x},u) = 0$ avec $f \in k(\underline{x})[t]$ le polynôme +minimal de $u$ sur $k(\underline{x})$. + +Soient $z_1,\ldots,z_n \in K$ vérifiant $h_i(z_1,\ldots,z_n) = 0$. On +peut écrire $z_j = g_j(\underline{x},u)$ pour un certain $g_j \in +k(\underline{x})[t]$. Le fait qu'on ait $h_i(z_1,\ldots,z_n) = 0$ +signifie $h_i(g_1,\ldots,g_n) \equiv 0$ modulo $f$, autrement dit +$h_i(g_1,\ldots,g_n) = q_i f$ dans $k(\underline{x})[t]$. + +Choisissons maintenant $v_1,\ldots,v_d \in k$ qui n'annulent les +dénominateurs d'aucun des coefficients d'aucun de $f$, $g_j$ ou $q_i$ +ni le coefficient dominant de $f$ (on laisse en exercice facile le +fait que sur un corps infini, on peut trouver un $n$-uplet de points +où n'importe quel ensemble fini de polynômes en $n$ variables ne +s'annule pas). + +Remplaçons $x_1,\ldots,x_d$ par $v_1,\ldots,v_d$ dans l'écriture +$h_i(g_1,\ldots,g_n) = q_i f$ : soient $\tilde f, \tilde g_j, \tilde +q_i \in k[t]$ les polynômes ainsi substitués et soit $w \in k$ une +racine de $\tilde f$ (noter que le degré de $\tilde f$ est le même que +celui de $f$ en la variable $t$ puisque le coefficient dominant ne +s'annule pas en $v_1,\ldots,v_d$) : on a $\tilde h_i(\tilde +g_1,\ldots,\tilde g_n) = \tilde q_i \tilde f$, donc en évaluant en $w$ +ce polynôme, on trouve $0$. Ceci montre que $x_j := \tilde g_j(w)$ +répond au problème posé. +\end{proof} + % TODO: |