Corps fini

$\newcommand{\F}{\mathbb{F}}$Bonjour
Voici une question d'un exo.

Soit $\K$ un corps fini.
En considérant la structure de $\F_{p}$-espace vectoriel de $\K$, montrer que le nombre d’éléments de $\K$ est égal à $p^{n},\ n \in\mathbb{N},\ n \geq 1$.

Voici sa solution.
On considère l’application (loi scalaire) : $\begin{array}[t]{ccl}
\F_{p} \times \K &\rightarrow &\K\\

(\overline{a},x)& \mapsto& \overline{a}x.
\end{array}$
Alors $\K$ est canoniquement un $\F_{p}$-espace vectoriel. Puisque $\K$ possède un nombre fini d’éléments, $\K$ est un espace vectoriel de dimension finie sur $\F_{p}$ ; donc il existe un entier $n \geq 1$ tel que $\K$ soit isomorphe en tant que $\F_{p}$-espace vectoriel à ($\F_{p})^{n}$ ; donc $|\K| = p^{n}$.

J'ai deux questions.
1) Je n'arrive pas à comprendre pourquoi $\K$ est un $\F_{p}$-espace vectoriel.
2) Pourquoi $\K$ est isomorphe en tant que $\F_{p}$-espace vectoriel à $(\F_{p})^{n}$ ?
Merci d'avance.

Réponses

  • 1) Vérifie que l'application dont tu parles définit bien une loi de multiplication externe, qui fait de $(\mathbb K, +, \cdot)$ un $\mathbb F_p$-espace vectoriel.

    2) Il suffit de se rappeler ce que veut dire être de dimension finie sur un corps $k$.
  • Merci Poirot.
  • De la même manière qu'un corps est naturellement un espace vectoriel, un sous-corps d'un corps est un sous-espace vectoriel dudit corps.

    Edit : ah, et on peut dire une chose importante sur p qui ne figure pas dans l'énoncé
  • Je ne sais pas si topalg a bien compris qui est $p$ dans cette histoire. Si ce n'est pas le cas, il faudrait y réfléchir.
  • J'aurais dit :
    2) Il suffit de se rappeler que tout espace vectoriel (qui admet une famille génératrice finie) admet une base.
  • Excusez moi, je voudrais revenir sur la 2) car je n'ai pas pu être disponible cet après midi (sieste), J'ai consulté le livre de Joseph Grifone et pour la définition de dimension sur un corps j'ai trouvé le théorème suivant.

    Théorème. Dans un espace vectoriel $E$ sur $\mathbb{K}$ de dimension finie, toutes les bases ont le même nombre d'éléments. Ce nombre est appelé dimension de $E$ sur $\mathbb{K}$ et est noté $\dim_{K}E$.
    Du coup je ne pense pas avoir la bonne définition de dimension sur un corps $\mathbb{K}$.
  • Une fois qu'on a une base $(e_1,\dots,e_n)$ dans un espace vectoriel $E$ sur un corps $\mathbf{K}$, on a aussitôt un isomorphisme d'espaces vectoriels (et en particulier une bijection) \[\begin{array}{rcl}\mathbf{K}^n&\longrightarrow&E\\(x_1,\dots,x_n)&\longmapsto&x_1e_1+\cdots+x_ne_n.\end{array}\]
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.