lemme de Hensel

Bonsoir tout le monde
S'il vous plaît est-ce que vous pouvez me donner des références : livres, pdf, sites ..., toute chose qui pourra m'être utile pour réussir mon PFE qui a pour titre :
"Les lemmes de Hensel pour les polynomes et les fonctions analytiques et leurs applications".
Merci d'avance.

Réponses

  • N'importe quel livre parlant des nombres $p$-adiques. Par exemple le très accessible "An introduction to $p$-adic numbers" de Fernando Gouvêa, ou sinon des bouquins de théorie algébrique des nombres par exemple "Algebraic number theory" de Jürgen Neukirch (assez difficile lui par contre).
  • Bonsoir
    J'ai cherché dans wikipédia et j'ai trouvé qu'il y a 4 versions du lemme de Hensel, pour la version 1, on prend un polynôme à valeurs dans Zp, pourquoi Zp et pas Z par exemple ou un autre anneau ?
    Merci d'avance.
  • Bonjour
    Si quelqu'un pouvait m'aider à comprendre cette exemple (une application du lemme de Hensel sur les idempotents).
    J'énonce d'abord le lemme de Hensel suivant.

    " si un anneau noethérien A est complet pour la topologie I-adique pour un certain idéal I et si P est un polynôme à coefficients dans A alors, tout élément a de A tel que, modulo I, P(a) soit nul et P'(a) soit inversible, se relève de façon unique en une racine de P dans A".

    Et voici l'exemple :
    "Soit A un anneau local noethérien, complet pour la topologie M-adique associée à son idéal maximal M, et soit B une A-algèbre commutative, de type fini en tant que A-module. Alors, toute famille d'idempotents « orthogonaux » de B/MB se relève, de façon unique, en une famille d'idempotents orthogonaux de B"

    En effet, les idempotents sont les racines du polynôme P(X) := X^2 – X, et si P(e) est nul alors P'(e) est son propre inverse. Or B est complet pour la topologie MB-adique, ce qui permet, grâce au lemme de Hensel (ci-dessus) de relever chaque idempotent de B/MB en un idempotent de B. Enfin, si deux idempotents de B sont orthogonaux modulo MB, alors ils le sont dans l'absolu : leur produit x est nul car (par complétude) 1 – x est inversible, or x(1 – x) = 0.

    Les questions dont je cherche une réponse s'il vous plait sont les suivantes.
    1°) Comment P'(e) est le propre inverse de P(e) ? (je ne vois pas que p(e) p'(e) = le neutre dans B/MB).
    2°) Qu'est-ce qui a permis de dire que B est complet pour la topologie MB adique ?
    3°) Que veut-on dire par le mot (dans l'absolu) ?
    4°) Je sais que si 2 éléments a et b idempotents sont orthogonaux si ab=0, est-ce que orthogonaux modulo MB signifie la même chose ie que ab=0 mod(MB) ?

    Merci.
  • question 1 :
    $P'(e)$ est SON propre inverse (et non pas propre inverse de $P(e)$). En clair, si $e^2 = e$, alors
    $$
    (2e-1)^2 = 4e^2 - 4e + 1 = 1
    $$
    On peut penser, dans un produit, à
    $$
    e = (x_1, \cdots, x_m) \qquad \hbox {avec} \quad x_i = 0,1
    $$
    auquel cas :
    $$
    2e - 1 = (2x_1 -1, \cdots, 2x_m-1) = (\pm 1, \cdots, \pm 1) \quad \hbox {est bien de carré 1}
    $$
  • Merci Claude j'ai pas fait attention
  • 1°) "$P'(e)$ est son propre inverse" veut dire que $P'(e)\times P'(e)=1$ (et c'est bien vrai !) (déjà dit pas Quitté)

    2°) C'est un théorème, qui marche avec Artin-Rees et le fait que le résultat est facilement vérifié pour les modules libres de type fini si je ne m'emmêle pas les pinceaux.

    3°) "dans l'absolu" veut dire tout simplement qu'ils sont orthogonaux tout court : leur produit est nul, et pas juste dans $\mathfrak m B$.

    4°) Oui
  • merci GaBuZoMeu
  • Bonsoir ,
    j'ai trouvé une autre application du lemme de Hensel dans le cas où l'anneau A est égale à Zp qui est la suivante:

    proposition:

    " un élement X=2^n * u appartient à Q2 (où n est un entier et u une unité 2-adique) est un carré si et seulement si n est pair et u est congru à 1 modulo 8Z2"
    Preuve :

    sens 1:
    soit u une unité 2-adique qui est un carré ,alors nous avons u est congru à 1 modulo 2Z2(car c'est une unité) et donc modulo 8Z2 u est 1,3,5 ou 7 et un carré .Ainsi u est congru à 1 modulo 8Z2
    sens 2:
    soit f(x) = x^2 -u , nous avons f(1) est congru à 0 modulo 8 et f ' (1) est congru à 2 # 0 modulo 4 (donc # 0 modulo8)
    Par le lemme de Hensel f a une racine dans Z2,d'où u est un carré"

    Dans le sens 1, j'ai pas compris la phrase suivante : (et donc modulo 8Z2 u est 1,3,5 ou 7 et un carré .Ainsi u est congru à 1 modulo 8Z2)
    Dans le sens 2 ,pour appliquer le lemme de Hensel ci -dessus ,il faut avoir f(1)= 0mod 8Z8 et pas mod 8Z2 ?! est ce que c'est la méme chose car 8= 2^3 ?

    Merci pour votre aide
  • Bonjour, si quelqu'un pouvait m'aider à comprendre ceci :
    Théorème (lemme de Hensel) :
    "Soit $f(x) \in \mathbb Z_p[x]$ et $a \in \mathbb Z_p$ tels que $|f(a)| <|f'(a)|^2$ alors il existe un unique $b$ dans $\mathbb Z_p$ tel que

    1°) $f(b) =0$ et 2°) $|b-a|<|f'(a)|$
    de plus on a:

    1°) $|b-a| = \frac{|f(a)|}{|f'(a)|}$ et 2°) $|f'(b)| = |f'(a)|$ ".
    Remarque :

    " In the theorem we have $|f'(b)| = |f'(a)| \not = 0$, son Hensel's lemma produces a simple root of $f(x)$ in $\mathbb Z_p$ that is close to $a$. The criterion $|f(a)| <|f'(a)|^2$ in the theorem is not just a sufficient condition for there to be a simple root of $f(x)$ near $a$ but it is also more or less necessary, as the next theorem makes precise."

    Mon problème c'est que j'ai pas bien compris la remarque , peuttre que je l'ai mal traduit. Si quelqu'un peut me l'expliquer .
    Merci d'avance.

    [Fais un effort quand tu écris ! Et Kurt Hensel (1861-1941) mérite bien une majuscule dans son nom. Poirot]
  • "Dans le théorème on a $|f'(b)|=|f'(a)| \not = 0$, donc le lemme de Hensel fournit une racine simple de $f$ dans $\mathbb Z_p$ qui est proche de $a$. Le critère $|f(a)| < |f'(a)|^2$ dans le théorème n'est pas juste une condition suffisante pour que $f$ admette une racine simple proche de $a$ mais est également plus ou moins nécessaire, comme le théorème le précise."
  • comment vous écrivez les formules ici ? je maitrise latex mais dans ce forum , je ne sais pas comment vous faites ?!
  • Comme pour le LaTeX normal, tu mets tes formules entre dollars.
  • Bonjour , je cherche un exemple pour illustrer le lemme de Hensel suivant :

    lemme de Hensel pour les fonctions analytiques

    "Soit $f$ une fonction analytique de ${A}_c(I)$ et r un nombre de l'intervalle $I$.il existe un polyn$\hat{o}$me P de $\C_p[X-c]$ et une fonction $g$ de ${A}_c(I)$ tels que :
    $f(X) = P(X) g(X)$
    Toute racine $\alpha$ du polyn$\hat{o}$me P vérifie $|\alpha |= r$
    La fonction g est r-extrémale "

    avec :
    ${A}_c(I)$ est l 'ensemble des fonctions analytiques dans la couronne $\{ x \in \C_p : |x-c| \in I \}$
  • Que veut dire "la fonction $g$ est $r$-extrémale" ?

    La touche ^ de ton clavier est cassée ?
  • $g$ est $r$-extrémale s'il existe un unique entier $n_0 $ tel que : si $\displaystyle g(x) = \sum_{n \in \Z}a_n (x-c)^n$ alors $|g|_c(r) = |a_{n_0}|r^{n_0}$
    ($|.|_c(r)$ définit une valeur absolue sur $A_c(I) $ telle que : $|g|_c(r) = \sup\limits_{n \in \Z} |a_n|r^n$)
    (Non , elle n'est pas cassée, sauf que j'ai utilisé \hat{o} pour désigner ^ )
  • Vu pour la définition de $r$-extrémale.
    (Pourquoi ne pas écrire simplement polynôme, alors ?)
  • Mais un polynome c'est pas la même chose qu'une fonction analytique dans une couronne ?!
    Soit $I$ un intervalle de $\R^+ \cup \{\infty\}$ , on pose :
    $$ {A}_c(I) = \{f(x) = \sum_{n \in \Z} a_n (x - c)^n : a_n \in \C_p \;\;\; et\;\;\; \lim\limits_{ n \rightarrow \infty} |a_n|r^n = 0 \;\; \;\forall r \in I\}$$
  • Non, ma remarque sur "polynôme" est juste à propos de ta typographie "polyn$\hat o$me", que je ne m'explique toujours pas.
  • Ah d'accord , (c'est juste par ce que je ne savais pas comment écrire l'accent 'chapeau' par le clavier )
  • courage a écrit:
    Mais un polynome c'est pas la même chose qu'une fonction analytique dans une couronne ?!

    Et les fonctions holomorphes tu connais ? Il n'y a pas que les polynômes dans la vie.
  • Les fonctions holomorphes sont les fonctions analytiques complexes .Mais en quoi ceci va nous servir ?( j'ai pas bien compris ce que tu veux dire $Poirot$ )
  • Tu dis qu'une fonction analytique est un polynôme, je te réponds que non.
  • Bonjour Poirot
    Peux tu m'expliquer un peu ?si on se demande de citer les diiférences entre un polynôme et une fonction analytique ?voilà je que je retiens moi :
    1) un polynome c'est une notion plus générale qu'une fonction analytique , cette derniére on ne peut la définir que sur un couronne , un ouvert ..ie
    2) une fonction analytique est une série
    3)un polynome P peut etre considéré comme une série tels que à partir de deg(P) +1 les termes s'annulent
    4) il n'ya pas de lien entre fonctions analytiques et polynome ??!
  • Tout polynôme (complexe) fournit une fonction analytique, l'inverse est faux, ce sont donc les dernières qui sont des généralisations des premiers.

    "Une fonction analytique est une série" : je te laisse exprimer la détermination principale du logarithme sur $\mathbb C \setminus \mathbb R^-$ comme une série (ou plus exactement une somme de série entière).
  • Merci poirot
  • Bonjour,

    lemme de Hensel (cas général):

    "Soit K un corps ultramétrique complet ,et soit $F(X) \in \mathcal{O}[X]$ .Si il existe $g_1$ , $h_1$ $\in \mathcal{O}[X]$ tels que :

    1)$g_1$ et $h_1$ sont premeirs entre eux dans $\mathcal{K}[X]$
    2)$F = g_1\,h_1$ dans $\mathcal{K}[X]$

    alors ,il existe $g$ ,$h$ $\in \mathcal{O}[X]$ tels que :

    1)$F = g\,h$
    2)$\bar{g} = g_1$
    3)$\bar{h} = h_1$ "

    Je viens de lire dans le net la méme version de lemme ci-dessus mais ils supposent que le corps K est juste valué et complet .
    Mes questions :

    1) Est ce que le lemme de Hensel peut être applicable dans un corps valué complet dont la valeur absolue n'est pas necessairemnt ultramétrique ?

    2) Si c'est le cas on peut l'appliquer au corps $K=\R$ car il est complet pour la valeur absolue usuelle qui n'est pas ultramétrique ?

    3) Pour $K=\Q_p$ l'anneau de valution est : $\Z_p = \{x \in \Q_p : |x|_p \leq 1\}$ et pour $K=\R$ comment on le note ?

    4)C'est quoi l'intérêt , le but de lemme de hensel ? Le lemme ci-dessus va nous donner juste une factorisation mais on ne peut pas trouver les racines exactes ?!

    5) Pour les polynomes de degré $\geq 5$ il n'ya pas des algorithmes pour trouver les racines .Est ce que c'est ici où se montre l'importance du lemme de Hensel ?
    Merci pour toute réponse ou indication .
  • Je ne réponds pas précisément mais lemme de Hensel est extrêmement utile en théorie algébrique des nombres. Il permet de "remonter" une racine de polynôme (sous de bonnes conditions) d'un corps fini $\mathbb F_q$ à un corps local du style $\mathbb Q_p(\alpha)$, $\alpha$ algébrique sur $\mathbb Q_p$. Avec ce genre d'outils on peut démontrer le théorème de Hasse-Minkowski par exemple, et sinon on peut s'en servir pour étudier la décomposition des idéaux engendrés par des nombres premiers dans les corps de nombres.

    Ensuite la valeur absolue associée à une valuation est toujours ultramétrique... Donc tes questions concernant $\mathbb R$ muni de sa valeur absolue usuelle n'ont pas de sens. Il faut bien comprendre que le lemme de Hensel ne peut s'appliquer que dans des corps très particuliers, c'est extrêmement puissant !
  • @courage : K$=\mathcal{K}$ ? Et qui est $\mathcal{O}$ ? L'anneau de valuation de $\mathcal{K}$ ? N'y a-t-il pas un troisième larron dans l'histoire, le corps résiduel $k=\mathcal{O}/\mathfrak{m}$, où $\mathfrak{m}$ est l'idéal maximal de $\mathcal{O}$ ? J'ai l'impression que tu recopies des trucs sans bien comprendre. Me trompé-je ?

    Un exemple : $\mathcal{K}=\R((T))$, le corps de fractions de $\mathcal{O}=\RT$, l'anneau des séries formelles. Le corps résiduel est $\R$.
    Soit $F=X^3-\sum_{n=0}^\infty T^n\in \mathcal{O}[X]$. Alors $\overline F=X^3-1\in \R[X]$ se factorise en deux facteurs premiers entre eux (et irréductibles) $\overline F= (X-1)(X^2+X+1)$. Le lemme de Hensel te dit qu'il existe une unique série formelle $\sigma(T)\in \mathcal{O}$, avec $\sigma(0)=1$, telle que $X-\sigma(T)$ divise $F$, c.-à-d. une unique racine cubique de $\sum_{n=0}^\infty T^n$ dans $\mathcal{O}[X]$ (ce dont tu ne doutais pas, je pense).
    Le lemme de Hensel peut être vu comme une version algébrique du théorème des fonctions implicites.
  • @GaBuZoMeu , $K$ un corps ultramétrique comlpet et $\mathcal{O}$ son annaeu de valuation et $\mathcal{K} = \frac{\mathcal{O}}{\mathcal{M}}$ son corps résiduel . ($\mathcal{M}$ est l'idéal maximal de $\mathcal{O}$) (est ce que c'est un probléme si je note le corps résiduel $\mathcal{K}$ ? je ne voulais pas le noter $k$ pour ne pas le confondre avec $K$ )
  • Et tu as réussi à semer la confusion en ne précisant pas qui est quoi ... et en écrivant $g_1,h_1\in \mathcal{O}[X]$, $F=g_1h_1$, bref un joyeux méli-mélo.
  • @Poirot : tu dis " Il faut bien comprendre que le lemme de Hensel ne peut s'appliquer que dans des corps très particuliers, c'est extrêmement puissant ! "
    je ne comprends pas bien ces genres d'expressions: quand un lemme ne s'applique que dans des corps particuliers cela veut dire qu'il est fort ? pour moi je croyais le contraire , c'est à dire , il ne se considére pas fort sauf si je peux l'appliquer dans n'importe quel corps ?!
  • C'est un résultat fort dans le sens où, quand on peut l'appliquer, cela permet de faire des choses très utiles et fausses en général ! (en l’occurrence, remonter des racines de polynôme depuis un quotient)
  • si j'ai bien compris ,le lemme de Hensel nous donne un puissant outil de démonstration d'existence de racines dans des corps ultramétriques complets comme $\Q_p$ , $\C_p$ et c'est l'analogue de la méthode de Newton dans le cas réel ?!
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