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diff --git a/controle-20081202.tex b/controle-20081202.tex index 963a706..1beaee7 100644 --- a/controle-20081202.tex +++ b/controle-20081202.tex @@ -514,6 +514,51 @@ de la cible est atteinte une et une seule fois). (3) Si $a \in \mathbb{F}_p^\times$, à quoi est isomorphe $\mathbb{F}_p[t] / (t^3-a)$ ? +\begin{corrige} +(1) D'après le théorème de Lagrange, l'ordre d'un élément de + $\mathbb{F}_p^\times$ doit diviser l'ordre de ce groupe, + c'est-à-dire $p-1$ : donc s'il existait un élément d'ordre $3$, on + aurait $3|(p-1)$, c'est-à-dire $p\equiv 1\pmod{3}$, or ceci + contredit $p \equiv 5\pmod{6}$. + +L'équation $z^3=1$ dans $\mathbb{F}_p$ au moins la solution $z=1$. Si +elle avait une autre solution, celle-ci serait évidemment non nulle, +donc dans $\mathbb{F}_p^\times$, dont elle serait un élément +d'ordre $3$ (d'après l'équation elle-même), et on vient de voir que +cela n'existe pas. La seule solution de $z^3=1$ dans $\mathbb{F}_p$ +(avec $p$ premier congru à $5$ modulo $6$) est donc $z=1$. + +(2) Tout d'abord, la valeur $0$ n'est atteinte par $h\colon x\mapsto +x^3$ que pour $x=0$, car le cube d'un élément non nul est forcément +non nul (un produit d'éléments non nuls d'un corps est non nul...). +On peut donc écarter cette valeur et se concentrer sur $x\mapsto x^3$ +dans $\mathbb{F}_p^\times$. Or si $x^3 = y^3$ avec $x,y \in +\mathbb{F}_p^\times$, alors on a $(x^{-1}y)^3 = 1$ (en notant $x^{-1}$ +l'inverse de $x$), donc $x^{-1}y = 1$ d'après la question précédente, +c'est-à-dire $x = y$. On a donc montré que $h(x)=h(y)$ entraîne $x=y$ +(la fonction $h$ est injective, si l'on veut) : chaque valeur de la +cible ne peut être atteinte qu'au plus une fois. Mais comme la source +et la cible ont le même nombre d'éléments, chaque valeur de la cible +est atteinte exactement une fois. + +(3) La question précédente montre que (sous l'hypothèse que $p$ +premier congru à $5$ modulo $6$, bien sûr !) tout élément $a \in +\mathbb{F}_p^\times$ est un cube, donc peut s'écrire $a = b^3$, et de +plus, il n'y a qu'un $b$ possible. Le polynôme $t^3 - a \in +\mathbb{F}_p[t]$ possède donc la racine $b$, donc le facteur $t-b$, +mais il n'a pas d'autre racine. Le facteur restant $\frac{t^3-a}{t-b} += t^2 + bt + b^2$ n'a donc aucune racine dans $\mathbb{F}_p$ : il ne +peut donc pas se factoriser (car les facteurs auraient degré $1$ +et $1$), donc il est irréductible. La décomposition $t^3 - a = +(t-b)(t^2+bt+b^2)$ est donc la décomposition en facteurs irréductibles +de $t^3-a$. On a donc l'isomorphisme chinois $\mathbb{F}_p[t] / +(t^3-a) \cong (\mathbb{F}_p[t]/(t-b)) \times +(\mathbb{F}_p[t]/(t^2+bt+b^2))$. Le premier facteur est isomorphe à +$\mathbb{F}_p$ et le second à $\mathbb{F}_{p^2}$. Bref, +$\mathbb{F}_p[t] / (t^3-a) \cong \mathbb{F}_p \times +\mathbb{F}_{p^2}$. +\end{corrige} + % % % |