un entier alg´
ebrique. Comme l’ensemble des entiers alg´
ebriques est un anneau (th´
eor`
eme
admis), nn
p=u×Πz(zp)
pest un entier alg´
ebrique. Comme nn
pest un rationnel, 5a. montre
que c’est un entier, ce qui est absurde puisque pest un nombre premier qui ne divise pas n.
On a prouv´
eΠz(zp) = 0.
(c) Soit wun ´
el´
ement de Pnqui est aussi racine de Πz. On a Πz= Πwd’apr`
es 3b. donc, par
14b. appliqu´
e`
aw,Πz(wp) = Πw(wp) = 0. En outre, wpest encore ´
el´
ement de Pnpuisque,
on le sait, l’ordre de wpdans Unvaut n
n∧p=n. On en d´
eduit ais´
ement que, pour tout
k∈N∗premier avec n,Πz(zk) = 0. Comme Pn={zk, k ∧n= 1}, il vient Φn|Πzd’o`
u,
puisque Πzest irr´
eductible et que ces deux polynˆ
omes sont unitaires, Φn= Πz.
15. (a) C’est un calcul imm´
ediat.
(b) Puisque Pest unitaire et r´
eciproque, son coefficient constant vaut 1et 0n’est pas racine de
P:x6= 0. Soit sl’ordre de xen tant que racine de P. Posons P= (X−x)sQ, o`
uQ(x)6= 0.
On a P=XdP(1/X) = Xs1
X−xs
Xd−sQ(1/X) = (1 −xX)sXd−sQ(1/X). Comme
1/x n’est pas racine de Q(1/X),1/x est racine d’ordre sde P.
16. Comme Πx∈Q[X],1
x=xest racine de Πx. Puisque x /∈ {−1,1},1/x est distinct de x.
C’est donc un conjugu´
e de x. On a donc, par 3a.,Π1/x = Πx. Or, en notant dle degr´
e de
Πx,XdΠx(1/X)est un polynˆ
ome de degr´
edqui annule 1/x. Donc il existe λ∈Q∗tel que
XdΠx(1/X) = λΠ1/x = Πx. Ceci montre que l’ensemble Zdes racines de Πxest stable par
z7→ z−1. Comme 1et −1ne sont pas racines de Πx(car leur polynˆ
ome minimal vaut X−1
et X+ 1 respectivement, tandis que toute racine de ΠxaΠxpour polynˆ
ome minimal), on a
Y
z∈Z
z= 1. Les racines de Πx´
etant simples, il vient que deg(Πx)est pair et Πx(0) = 1. Ceci
montre que XdΠx(1/X)est unitaire, donc λ= 1. Par cons´
equent, Πxest r´
eciproque.
17. (a) On a γ /∈ {−1,1}car −1et 1sont alg´
ebrique de degr´
e1, tandis que γest alg´
ebrique de
degr´
e2(car Πγ= Πα). Par 16.,Πα= Πγest r´
eciproque.
(b) Si γ´
etait une racine de l’unit´
e, donc une racine de Xm−1pour une certain m, on aurait
Πγ|Xm−1. Donc αserait une racine de l’unit´
e et, puisque α∈R,αappartiendrait `
a{−1,1}.
Donc γn’est pas une racine de l’unit´
e.
(c) Si βest une racine de Παde module diff´
erent de 1, alors βou 1/β est de module strictement
sup´
erieur `
a1. Comme Παest r´
eciproque, ce sont deux racines de Πα. Or, par d´
efinition de
S,αest l’unique racine de Παde module strictement sup´
erieur `
a1. Donc β=αou β=1
α.
On en d´
eduit que tous les conjugu´
es de αautres que 1/α sont de module 1.
18. Si α∈ S est de degr´
e impair, alors Πα, dont toutes les racines sont distinctes (4b.), admet un
nombre impair de racines. Comme toutes les racines autres que αet 1/α sont de module 1,Πα
admet 1ou −1pour racine, ce qui est absurde (le degr´
e de Παest au moins 2). Donc αest de
degr´
e pair. Si ce degr´
e valait 2, on aurait C(α) = {1/α}, ce qui contredit la d´
efinition de S.
Donc le degr´
e de αest pair, au moins ´
egal `
a 4.
19. Si Pnadmet une racine z∈Q, alors zest un entier alg´
ebrique rationnel, donc, par 5a.,z∈Z.
La relation z(−z3+ (6 + n)z2−(10 + n)z+ (6 + n)) = 1 montre que zest inversible dans Z,
donc z=±1. Or Pn(1) = −n6= 0 et Pn(−1) = 24 + 3n6= 0, donc Pnn’admet aucune racine
rationnelle. Par ailleurs, puisque Pn(1) <0et lim
x→+∞Pn(x) = +∞, le th´
eor`
eme des valeurs
interm´
ediaires montre que Pnadmet une racine dans ]1,+∞[.
20. Comme Pnest un polynˆ
ome r´
eciproque, cela r´
esulte de 15b.