Q[cos(2pi / p)] normale sur Q ??

Bonjour,
je cherche à savoir pourquoi l'extension $ \Q(e^{2 i \pi /p}) \cap \R $ sur $ \Q $ est normale.
J'ai l'impression qu'on a $ \Q(e^{2 i \pi /p}) \cap \R= \Q(\cos(2i\pi / p) $ mais cela ne m'avance pas des masses. Je vois mal comment calculer le polynôme minimal de $\cos(2\pi / p) $.
Enfin bon, je ne suis pas très avancé.

Merci d'avance,
Hadrien.

Réponses

  • La première partie du message est parfaitement correcte, sauf qu'il n'y a pas de $i$ (faute de frappe, je suppose) : $\Q( \cos (2 \pi / p))$ est le sous-corps réel de $\Q(\zeta_p)$, noté en général $\Q^{+} (\zeta_p)$.

    Pour son polynôme minimal, procéder ainsi (je suppose que $p \geq 3$ est premier...) :

    Ecrire le polynôme cyclotomique $_Phi_p(X)$ sous la forme : $$\Phi_p(X) = a_{p-1} \left (X^{p-1} + 1 \right ) + a_{p-2} \left (X^{p-2} + X \right ) + ... + a_{(p-1)/2} X^{(p-1)/2}.$$ Alors, le polynôme définissant cette extension est donné par : $$P(X) = 2^{(1-p)/2} \left (a_{(p-1)/2} + \sum_{j=1}^{(p-1)/2} a_{(p-1)/2 + j} T_j(X) \right )$$ où $T_j(X)$ est le $j-$ème polynôme de Tchebytchev.

    En compléments, il faut savoir que l'extension $\Q(\zeta_p) / \Q^{+} (\zeta_p)$ s'appelle un {\it corps à multiplication complexe}, et le nombre de classes de $\Q^{+} (\zeta_p)$ divise celui de $\Q(\zeta_p)$...

    Borde.
  • L'extension $Q(e^{\frac{2i\pi}{p}}$ est abélienne car son groupe de Galois est isomorphe à $(Z/pZ)^*$ par conséquent tous les sous groupes de son groupe de Galois sont abéliens et donc toutes les extensions intermdédaires sont galoisiennes.

    Bonne soirée

    fred
  • La première partie du message est parfaitement correcte, sauf qu'il n'y a pas de $i$ (faute de frappe, je suppose) : $\Q( \cos (2 \pi / p))$ est le sous-corps réel de $\Q(\zeta_p)$, noté en général $\Q^{+} (\zeta_p)$.\\
    \\
    Pour son polynôme minimal, procéder ainsi (je suppose que $p \geq 3$ est premier...) : \\
    \\
    Ecrire le polynôme cyclotomique $\Phi_p(X)$ sous la forme : $$\Phi_p(X) = a_{p-1} \left (X^{p-1} + 1 \right ) + a_{p-2} \left (X^{p-2} + X \right ) + ... + a_{(p-1)/2} X^{(p-1)/2}.$$ Alors, le polynôme minimal sur $\Q$ de $\cos (2 \pi / p)$ est donné par : $$P(X) = 2^{(1-p)/2} \left (a_{(p-1)/2} + 2 \sum_{j=1}^{(p-1)/2} a_{(p-1)/2 + j} T_j(X) \right )$$ où $T_j(X)$ est le $j-$ème polynôme de Tchebytchev.\\
    \\
    En compléments, il faut savoir que l'extension $\Q(\zeta_p) / \Q^{+} (\zeta_p)$ s'appelle un {\it corps à multiplication complexe}, et le nombre de classes de $\Q^{+} (\zeta_p)$ divise celui de $\Q(\zeta_p)$...\\
    \\
    Borde (remplace et anule le post précédent. Merci).
  • Salut Borde,

    pour reprendre notre conversation de la dernière fois, j'ai effectivement vu le fameux problème marathon, mais il m'a été donné comme "annale". Je l'ai cherché mais je ne l'ai pas fait intégralement.
    Sinon, la personne que tu as du avoir et qui est l'auteur du problème G. Gras est parti à la retraite l'année dernière.

    Si ça t'intéresse, je te parlerais de mon sujet de mémoire.....dès que je l'aurais compris :-)

    Bonne soirée
  • annule...
  • Donc une extension abélienne est forcément galoisienne ?
  • Pour Fred,

    C'est exact, c'était Georges Gras (qui a publié un fameux livre sur la théorie du corps de classes). Si tu veux des renseignements sur ce problème-marathon, n'hésite pas (je me suis aperçu qu'une partie de ce problème est le pendant pour les corps cubiques d'un article écrit par André Jeannin, lui aussi à Besançon, sur les corps quintiques. Je pourrais te donner les références, si cela peut t'aider)...Et oui : ton mémoire m'intéresse...J'aimerais en savoir plus, si cela n'est pas indiscret.

    A bientôt,

    Borde.
  • <!--latex-->Pour Hadrien (on se croise) : oui...Dire qu'une extension est <I>abélienne</I> signifie qu'elle est galoisienne et que son groupe de Galois est abélien. Tu as la même chose lorsque l'on parle d'extension <I>cyclique</I>.
    <BR>
    <BR>Bon courage,
    <BR>
    <BR>Borde.<BR>
  • Arrêtez-moi si je me trompe.
    Le groupe de Galois de $\Q(e^{2i\pi / p}) $ est abélien (et même cyclique)
    donc tous ses sous-groupes sont abéliens donc distingués. Par la correspondance de Galois, on en déduit que toutes les sous-extensions sont normales. C'est exact ?

    H.
  • Exact.

    Borde.
  • Merci aux modérateurs...

    Borde.

    [J'en suis quand même venu à bout :) . Est-ce correct ? AD]
  • Merci bien à vous deux.
    Hadrien.
  • Ah ! le cas cyclotomique. Il est agréable car tout fonctionne parfaitement.
  • ...Et ce qui est bien, c'est que toute extension abélienne peut être plongée dans un corps cyclotomique (Th. de Kronecker-Weber), ce qui est agréable également, non ?

    Borde.
  • Vous voulez bien me rappeler ce qu'est une extension cyclotomique svp.
    Hadrien.
  • c'est une extension du type $\Q(\zeta_p)$ avec $\zeta_p$ une racine $p$-ième de l'unité.
    On dit que l'extension est cyclotomique car $\Q(\zeta_p)$ est le corps de décomposition du $p$-ième polynôme cyclotomique, c'est à dire le polynôme dont les racines sont les racine primitives de l'unité.
  • Pour Borde,

    pour le mémoire j'ai une "lettre" à étudier, qui parle en gros de la théorie d'iwasawa. Désolé de ne pas être plus explicite mais pour l'instant je nage un peu....

    A bientôt
  • L'extension $\Q(e^{\frac{2i\pi}{p}})$ est abélienne car son groupe de Galois est isomorphe à $(\Z/p\Z)^*$ par conséquent tous les sous groupes de son groupe de Galois sont abéliens et donc toutes les extensions intermdédaires sont galoisiennes.

    Bonne soirée

    fred
  • $ \Q(e^{2 i \pi /p}) \cap \R= \Q(\cos(2i\pi / p)) $
  • Salut Fred,

    Malheureusement, la théorie d'Iwasawa est en-dehors de mes compétences...Tu as un chapitre dessus dans le Washington, entre autres...Bon courage !!

    Pour Vianney : $\Q^{+}(\zeta_p) = \Q(\zeta_p + \zeta^{-1}_p) = \Q(\cos(2 \pi / p)$ (pas de $i$ dans le $\cos$).

    A bientôt,

    Borde.
  • $\Q^{+}(\zeta_p) = \Q(\zeta_p + \zeta^{-1}_p) = \Q(\cos(2 \pi / p))$
  • Ah OK !! Excuse-moi !

    Passe une bonne nuit, Vianney :-)

    Borde.


    [Tu n'as pas :) Bonne nuit à toi aussi]
  • Ah, au fait, Vianney, pendant que j'y pense...ton petit guide pour LaTeX que tu avais mis en ligne il y a quelques temps : génial, tout simplement !

    Salut,

    Borde.


    [Content qu'il te serve :) C'est vrai qu'il présente un très bon rapport nombre de pages/utilité ! Vianney]
  • Pour calculer ce polynome minimal, il suffit d'utiliser la theorie de Galois et de calculer astucieusement une resolvante relative ou de faire des changements de bases de polynomes symetriques.

    Si vous voulez une methode publiee vous avez aussi l'article de Watkins et Zeitlin dans Am. Math. Montly Volume 100, Number 5/ May 1993.
    (Utilisation des polynomes de Tchebichev.)


    Annick V.
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