Définition sous-corps

Bonjour,

J'ai appris (Définition) qu'un sous anneau d'un anneau $(A,+,\times)$ est un sous-groupe de $(A,+)$, contenant l'élément neutre $1_A$ pour $\times$ et stable par $\times$ ; puis (Proposition) que tout sous-anneau, muni des lois induites est un anneau.

Sur le même modèle je crois savoir (Définition) qu'un sous-corps d'un corps $(K,+,\times)$ est un sous-anneau de l'anneau sous-jacent à $(K,+,\times)$ stable par passage au symétrique pour $\times$. On vérifie alors aisément que tout sous-corps est un corps.

Mais je lis souvent comme définition qu'un sous-corps est un sous-anneau qui est un corps ou encore qu'un sous-corps est un ensemble stable par $+$ et $\times$ et qui (muni de ces lois) est un corps.

Ai-je appris ces notions dans le "mauvais ordre" ?
Merci d'avance pour vos réponses.

Réponses

  • Pour la question posée, je pense qu'il n'y a pas d'« ordre» dans les notions. D'un auteur l'autre le libellé de la définition peut varier sur un détail.
    Comme toute sous-structure, la définition « naturelle» d'un sous-corps est à mon avis : partie non vide, stable par les deux lois, et qui est un corps pour les lois induites. Ensuite, on peut alléger cette définition et s'assurer que toute autre rédaction de la définition est équivalente à celle-ci.
    Il se pose un problème pour les sous-anneaux (unitaires par définition, de nos jours) car il faut ajouter que l'unité de la partie est l'unité de l'anneau. En effet, on peut avoir une partie d'un anneau, stable par les deux lois, et qui a une unité « locale » pour ainsi dire, laquelle neutralise seulement les éléments de la partie. On ne dit pas dans ce cas que c'est un sous-anneau. Mais pour un corps ceci ne se produit pas.
    J'espère que je n'ai pas dit trop de bêtises, sinon nos éminents algébristes me corrigeront.
    Bonne journée.
    Fr. Ch.
    .
  • Au cas où ce serait intéressant, je reviens sur ces « pseudo-sous-anneaux » qui n'en sont pas. On peut avoir, dans un anneau $A$, une partie $B$ stable pour les deux lois et dotée d'un élément $u$ qui vérifie : $\forall x \in B, ux=xu=x$, avec $u \neq 1$ et $u \neq 0$. Déjà un tel $u$ doit vérifier $u^2=u$ : c'est un idempotent, ce qui montre qu'une telle situation ne peut advenir dans un corps, ni même dans un anneau intègre.

    Déjà, ça arrive dans $\mathbb Z/n \mathbb Z$ dès que $n$ n'est pas primaire. Par exemple dans $\mathbb Z/12 \mathbb Z$, il y a deux idempotents autres que $1$ (et que $0$), ce sont $ 4$ et $9$. Autour de chacun il y a de petits anneaux qui ne sont pas des sous-anneaus stricto sensu. Par exemple $\{0,4,8\}$, qui de plus est un corps.

    On observe une situation analogue dans l'anneau (non commutatif) des matrices carrées. Les idempotents sont les matrices de projecteurs, qui donnent naissance à des anneaux qui ne sont pas des sous-anneaux. Il existe sans doute tout plein d'énoncés qui étudient cette situation.

    Bonne journée.
    Fr. Ch.
  • Merci de votre réponse.

    Je ne comprends pas l'intérêt dans votre définition naturelle d'un sous-corps de supposer l'ensemble stable par $+$ et $\times$. Si cette partie non vide est un corps, elle est stable par $+$ et $\times$ non ?
  • VictorTrou, n'inversons pas les choses. Si un ensemble $E$ est muni d'une structure, pour pouvoir dire qu'une partie $F$de $E$ a telle ou telle structure, pour que ceci ait un sens, il faut d'abord être certain que $F$ est stable pour les lois de $E$. C'est sans doute une question d'expression, sous-entendu dans un cas, et tout est dit dans l'autre.
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