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diff --git a/notes-mdi349.tex b/notes-mdi349.tex index b2a2b5a..2066989 100644 --- a/notes-mdi349.tex +++ b/notes-mdi349.tex @@ -687,7 +687,9 @@ facile : c'est un idéal de $k[t_1,\ldots,t_d]$, et même un idéal radical. Remarque évidente : si $E \subseteq E'$ alors $\mathfrak{Z}(E) \supseteq \mathfrak{Z}(E')$ ; on a $\mathfrak{Z}(E) = \cap_{x\in E} \mathfrak{m}_x$ (où $\mathfrak{m}_x$ désigne l'idéal -maximal $\mathfrak{Z}(\{x\})$ des polynômes s'annulant en $x$). +maximal $\mathfrak{Z}(\{x\})$ des polynômes s'annulant en $x$), et en +particulier $\mathfrak{Z}(E) \neq k[t_1,\ldots,t_d]$ dès que $E \neq +\varnothing$. On a de façon triviale $\mathfrak{Z}(\varnothing) = k[t_1,\ldots,t_d]$. De façon moins évidente, si $k$ est infini (ce @@ -744,6 +746,45 @@ vérifiant le second point (=être dans l'image de la fonction $\mathfrak{Z}$), mais on va voir que pour $k$ algébriquement clos il s'agit de tous les idéaux radicaux.) +\medbreak + +\textbf{Fermés irréductibles et idéaux premiers} + +On dit qu'un fermé de Zariski $E \subseteq k^d$ non vide est +\textbf{irréductible} lorsqu'on ne peut pas écrire $E = E' \cup E''$, +où $E',E''$ sont deux fermés de Zariski (forcément contenus +dans $E$...), sauf si $E'=E$ ou $E''=E$. + +\begin{prop} +Un fermé de Zariski $E \subseteq k^d$ est irréductible si, et +seulement si, l'idéal $\mathfrak{Z}(E)$ est premier. +\end{prop} +\begin{proof} +Supposons $\mathfrak{Z}(E)$ premier : on veut montrer que $E$ est +irréductible. Supposons $E = E' \cup E''$ comme ci-dessus (on a vu +que $E = V(\mathfrak{Z}(E))$, $E' = V(\mathfrak{Z}(E'))$ et $E'' = +V(\mathfrak{Z}(E''))$) : on veut montrer que $E' = E$ ou $E'' = E$. +Supposons le contraire, c'est-à-dire $\mathfrak{Z}(E) \neq +\mathfrak{Z}(E')$ et $\mathfrak{Z}(E) \neq \mathfrak{Z}(E'')$. Il +existe alors $f' \in \mathfrak{Z}(E') \setminus \mathfrak{Z}(E)$ et +$f'' \in \mathfrak{Z}(E'') \setminus \mathfrak{Z}(E)$. On a alors +$f'f'' \not\in \mathfrak{Z}(E)$ car $\mathfrak{Z}(E)$ est premier, et +pourtant $f'f''$ s'annule sur $E'$ et $E''$ donc sur $E$, une +contradiction. + +Réciproquement, supposons $E$ irréductible : on veut montrer que +$\mathfrak{Z}(E)$ est premier. Soient $f',f''$ tels que $f'f'' \in +\mathfrak{Z}(E)$ : posons $E' = V(\mathfrak{Z}(E) + (f'))$ et $E'' = +V(\mathfrak{Z}(E) + (f''))$. On a $E' \subseteq E$ et $E'' \subseteq +E$ puisque $E = V(\mathfrak{Z}(E))$, et en fait $E' = E \cap V(f')$ et +$E'' = E \cap V(f'')$ ; on a par ailleurs $E = E' \cup E''$ (car si $x +\in E$ alors $f'(x)\,f''(x) = 0$ donc soit $f'(x)=0$ soit $f''(x)=0$, +et dans le premier cas $x \in E'$ et dans le second $x \in E''$). +Puisqu'on a supposé $E$ irréductible, on a, disons, $E' = E$, +c'est-à-dire $E \subseteq V(f')$, ce qui signifie $f' \in +\mathfrak{Z}(E)$. Ceci montre bien que $\mathfrak{Z}(E)$ est premier. +\end{proof} + % \subsection{Le Nullstellensatz} |