Polynôme minimal
dans Algèbre
Bonjour,
Je me rends compte qu'on rencontre la notion de polynôme minimal pour deux choses qui semblent n'avoir aucun ou peu de rapport :
- soit $L/K$ une extension de corps et $\alpha \in L$ algébrique sur $K$ ; alors il existe $f \in K[X]$ non nul qui annule $\alpha$ et le polynôme minimal de $\alpha$ est l'unique polynôme irréductible, unitaire $\in K[X]$ qui divise $f$ dans $K[X]$.
- soit $f$ un endomorphisme d'un $K$-espace vectoriel $E$ de dimension finie ; d'après le théorème de Cayley-Hamilton, le polynôme caractéristique $=\det(Xid_E - f) \in K[X]$ de $f$ est annulateur de $f$ ; alors le polynôme minimal de $f$ est l'unique polynôme annulateur de $f$, unitaire, et divisant tout polynôme annulateur de $f$.
Dans les deux cas, le polynôme est unitaire, de degré minimal, et divise tout polynôme annulateur.
Y aurait-il un lien plus direct entre ces deux notions, qui portent la même désignation ?
Merci d'avance.
Je me rends compte qu'on rencontre la notion de polynôme minimal pour deux choses qui semblent n'avoir aucun ou peu de rapport :
- soit $L/K$ une extension de corps et $\alpha \in L$ algébrique sur $K$ ; alors il existe $f \in K[X]$ non nul qui annule $\alpha$ et le polynôme minimal de $\alpha$ est l'unique polynôme irréductible, unitaire $\in K[X]$ qui divise $f$ dans $K[X]$.
- soit $f$ un endomorphisme d'un $K$-espace vectoriel $E$ de dimension finie ; d'après le théorème de Cayley-Hamilton, le polynôme caractéristique $=\det(Xid_E - f) \in K[X]$ de $f$ est annulateur de $f$ ; alors le polynôme minimal de $f$ est l'unique polynôme annulateur de $f$, unitaire, et divisant tout polynôme annulateur de $f$.
Dans les deux cas, le polynôme est unitaire, de degré minimal, et divise tout polynôme annulateur.
Y aurait-il un lien plus direct entre ces deux notions, qui portent la même désignation ?
Merci d'avance.
Réponses
-
Le premier est le polynôme minimal de l’endomorphisme de multiplication par $a$.
C’est un cas particulier du second. -
Ou encore les deux correspondent à la notion de polynôme minimal d'un élément d'une $K$-algèbre, $L$ dans le premier cas et $End(V)$ dans le second
-
Ah je me doutais de quelque chose comme cela, vu que la trace, la norme et le polynôme caractéristique de l'élément $\varphi_{\alpha}$ endomorphisme de $L$, $K$-espace vectoriel, $\beta \mapsto \alpha \beta$, sont appelés trace, norme et polynôme caractéristique de $\alpha$ de $L$ sur $K$.
Je vais essayer de démontrer que le polynôme minimal coïncide. En effet, soit $f=\sum a_n X^n$, un polynôme de $K[X]$. Alors $f$ est annulateur de $\varphi_{\alpha}$ ssi $f$ est annulateur de $\alpha$ :
On a $\forall \beta \in L, \varphi^n_{\alpha}(\beta)=\alpha^n \beta$.
Alors $f(\varphi_{\alpha})=0 \Leftrightarrow \sum a_n \varphi_{\alpha}^n=0 \Leftrightarrow \forall \beta \in L, \sum a_n \varphi_{\alpha}^n(\beta)=\sum a_n \alpha^n \beta =(\sum a_n \alpha^n) \beta =0 \Leftrightarrow \sum a_n \alpha^n=0 \Leftrightarrow f(\alpha) =0$.
Donc $f$ est annulateur de $\varphi_\alpha$ ssi $f$ est annulateur de $\alpha$.
On en conclut que le polynôme minimal de $\varphi_\alpha$ est aussi le polynôme minimal de $\alpha$. Dès lors, je comprends mieux les définitions de la trace, la norme et du polynôme caractéristique d'un élément $\alpha$ de $L$ sur $K$.
On peut synthétiser en parlant de polynôme minimal d'un élément d'une $K$-algèbre $L$ ou $End(L)$ dans le contexte qui m'intéresse.
Merci beaucoup à vous deux. -
Par la même occasion, on a aussi que le polynôme caractéristique de $\varphi_{\alpha}$ est annulateur de $\alpha$ car il est annulateur de $\varphi_{\alpha}$ (théorème de Cayley-Hamilton), donc $\alpha$ est une racine de son polynôme caractéristique.
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.
Bonjour!
Catégories
- 163.1K Toutes les catégories
- 7 Collège/Lycée
- 21.8K Algèbre
- 37.1K Analyse
- 6.2K Arithmétique
- 52 Catégories et structures
- 1K Combinatoire et Graphes
- 11 Sciences des données
- 5K Concours et Examens
- 11 CultureMath
- 47 Enseignement à distance
- 2.9K Fondements et Logique
- 10.3K Géométrie
- 62 Géométrie différentielle
- 1.1K Histoire des Mathématiques
- 68 Informatique théorique
- 3.8K LaTeX
- 39K Les-mathématiques
- 3.5K Livres, articles, revues, (...)
- 2.7K Logiciels pour les mathématiques
- 24 Mathématiques et finance
- 312 Mathématiques et Physique
- 4.9K Mathématiques et Société
- 3.3K Pédagogie, enseignement, orientation
- 10K Probabilités, théorie de la mesure
- 772 Shtam
- 4.2K Statistiques
- 3.7K Topologie
- 1.4K Vie du Forum et de ses membres