Caractères additifs et multiplicatifs
Bonjour tout le monde.
Afin d'avancer dans un exercice et presque de le conclure, je conjecture la chose suivante :
Soient $F$ un corps fini à $q=p^a$ éléments, $\chi$ un morphisme de groupes de $(F^{\times},\times)$ dans $(S^1,\times)$,
$\psi$ un morphisme de groupes de $(F,+)$ dans $(S^1,\times)$ et $F_n$ une extension de degré $n$ de $F$
alors $\displaystyle (\sum_{x \in F} \chi(x)\psi(x))^n=\displaystyle \sum_{x \in F_n} \chi(Norm(x))\psi(Tr(x))$.
Ici, les applications norme et trace sont vis-à-vis de $F_n$ comme extension de $F$.
J'arrive à obtenir une partie de la somme $\displaystyle \sum_{x \in F_n} \chi(Norm(x))\psi(Tr(x))$,
partie qui est $\displaystyle \sum_{x \in F} \chi(Norm(x))\psi(Tr(x))$
en effet, $\displaystyle \sum_{x \in F} (\chi(x)\psi(x))^n=\displaystyle \sum_{x \in F} \chi(x)^n\psi(x)^n=\sum_{x \in F} \chi(x^n)\psi(nx)=\displaystyle \sum_{x \in F} \chi(Norm(x))\psi(Tr(x))$ puisque $x \in F$
mais pour les autres termes ...
Afin d'avancer dans un exercice et presque de le conclure, je conjecture la chose suivante :
Soient $F$ un corps fini à $q=p^a$ éléments, $\chi$ un morphisme de groupes de $(F^{\times},\times)$ dans $(S^1,\times)$,
$\psi$ un morphisme de groupes de $(F,+)$ dans $(S^1,\times)$ et $F_n$ une extension de degré $n$ de $F$
alors $\displaystyle (\sum_{x \in F} \chi(x)\psi(x))^n=\displaystyle \sum_{x \in F_n} \chi(Norm(x))\psi(Tr(x))$.
Ici, les applications norme et trace sont vis-à-vis de $F_n$ comme extension de $F$.
J'arrive à obtenir une partie de la somme $\displaystyle \sum_{x \in F_n} \chi(Norm(x))\psi(Tr(x))$,
partie qui est $\displaystyle \sum_{x \in F} \chi(Norm(x))\psi(Tr(x))$
en effet, $\displaystyle \sum_{x \in F} (\chi(x)\psi(x))^n=\displaystyle \sum_{x \in F} \chi(x)^n\psi(x)^n=\sum_{x \in F} \chi(x^n)\psi(nx)=\displaystyle \sum_{x \in F} \chi(Norm(x))\psi(Tr(x))$ puisque $x \in F$
mais pour les autres termes ...
Réponses
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Ta conjecture : c'est presque cela, mais il y a une erreur de signe. La bonne relation, avec des notations proches des tiennes, est
$$
\big(-G_{\chi,\psi}\big)^n = -G_{\chi \circ {\rm N}, \psi \circ {\rm Tr}} \qquad\qquad (\star)
$$
Tu vois que j'ai noté $G$ pour la somme de Gauss. Cette relation $(\star)$ est connue sous le nom de ``Hasse-Davenport relation''. Elle demande un certain travail pour être établie.
Une fois que l'on dispose du mot clé ``Hasse-Davenport relation'', c'est facile, via un moteur de recherche, d'essayer de trouver une preuve. Cf par exemple, le petit papier de 5 pages http://people.reed.edu/~jerry/361/lectures/hassedav.pdf. L'énoncé est le th 5.1
Note : la présence du signe $-$ dans $(\star)$ fait que beaucoup de personnes pensent que l'on a fait un mauvais choix dans la définition de la somme de Gauss : il aurait fallu y inclure le signe $-$. André Weil avait même suggéré de changer la définition ainsi mais cela n'a pas été fait. -
Merci claude quitté
En fait, je soupçonnais aussi la présence d'un signe (les précédents de mon exercice le laissaient entrevoir)
mais je pensais plus à $\quad\big(-G_{\chi,\psi}\big)^n = G_{\chi \circ {\rm N}, \psi \circ {\rm Tr}}$.
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