Automorphismes de $\Bbb C$ d'ordre fini
Bonsoir,
On connaît deux automorphismes de $\Bbb C$ qui sont l'identité et la conjugaison complexe.
Avec l'axiome du choix, je vois comment "construire" des automorphismes de $\Bbb C$ qui soient distincts des deux précédents (par exemple : prendre $K$ le corps de décomposition de $X^3-2$ et $\sigma$ un automorphisme de $K$ qui envoie $2^{\frac{1}{3}}$ sur $j2^{\frac{1}{3}}$ ; prendre une extension intermédiaire $K\subseteq L\subseteq\Bbb C$ telle que $L$ soit transcendante pure sur $K$ et $\Bbb C$ algébrique sur $L$ ; étendre $\sigma$ en un automorphisme de $L$ puis en un automorphisme de $\Bbb C$).
Je me demande comment en "construire" un qui soit d'ordre fini?
Pour ceux que le terme "construire" gênerait, je reformule : comment montrer qu'il existe un automorphisme de $\Bbb C$ d'ordre fini distinct de l'identité et de la conjugaison?
Une première idée, qui découle de l'exemple précédent, serait de répondre à la question suivante. Soit $\tau$ un automorphisme d'un corps $L$ et $M$ une extension algébrique de $L$ : si $\tau$ est d'ordre fini, peut-on l'étendre en un automorphisme d'ordre fini de $M$?
Merci à ceux qui pourront éclairer ma lanterne.
On connaît deux automorphismes de $\Bbb C$ qui sont l'identité et la conjugaison complexe.
Avec l'axiome du choix, je vois comment "construire" des automorphismes de $\Bbb C$ qui soient distincts des deux précédents (par exemple : prendre $K$ le corps de décomposition de $X^3-2$ et $\sigma$ un automorphisme de $K$ qui envoie $2^{\frac{1}{3}}$ sur $j2^{\frac{1}{3}}$ ; prendre une extension intermédiaire $K\subseteq L\subseteq\Bbb C$ telle que $L$ soit transcendante pure sur $K$ et $\Bbb C$ algébrique sur $L$ ; étendre $\sigma$ en un automorphisme de $L$ puis en un automorphisme de $\Bbb C$).
Je me demande comment en "construire" un qui soit d'ordre fini?
Pour ceux que le terme "construire" gênerait, je reformule : comment montrer qu'il existe un automorphisme de $\Bbb C$ d'ordre fini distinct de l'identité et de la conjugaison?
Une première idée, qui découle de l'exemple précédent, serait de répondre à la question suivante. Soit $\tau$ un automorphisme d'un corps $L$ et $M$ une extension algébrique de $L$ : si $\tau$ est d'ordre fini, peut-on l'étendre en un automorphisme d'ordre fini de $M$?
Merci à ceux qui pourront éclairer ma lanterne.
Réponses
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Bon, je me rends compte que ma première idée n'a aucune chance de fonctionner en toute généralité.
Un automorphisme de $\Bbb C$ d'ordre fini est forcément d'ordre $2$ (voir le théorème d'Artin-Schreier). Si je prenais pour $\sigma$ un $3$-cycle (ce qui est possible car le groupe de Galois de $X^3-2$ sur $\Bbb Q$ est $\mathfrak{S}_3$), je n'ai aucune chance de l'étendre en un automorphisme de $\Bbb C$ puisque l'ordre de celui-ci devrait être supérieur à $3$. -
Tu peux toujours conjuguer la conjugaison complexe $\sigma$ par un automorphisme $\tau$ non trivial et différent de $\sigma$ (Exercice: les seuls automorphismes de corps de $\mathbb{C}$ qui commutent à $\sigma$ sont l’identité et $\sigma$).
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Tu peux prendre un corps réel clos qui a la puissance du continu et qui n'est pas isomorphe à $\R$, par exemple parce qu'il n'est pas archimédien. Sa clôture algébrique est isomorphe à $\C$. Ça te fait un automorphisme d'ordre 2 de $\C$ qui n'est pas conjugué à la conjugaison complexe.
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Une petite remarque (autre manière de construire des automorphismes de $\mathbb{C}$) : avec l'axiome du choix, $\mathbb{C}$ est isomorphe à l'ultraproduit clôtures algébriques des $\mathbb{F}_p$ modulo n'importe quel ultrafiltre non trivial, de sorte qu'en mettant des Frobenius différents un peu partout, on obtient tout plein d'automorphismes
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