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Solution. (a) L’énoncé découle d’un résultat général vu en classe. Il suffit simplement de
montrer que x2−2est le polynôme minimal du nombre algébrique √2. En effet, c’est clair
que √2est une racine de x2−2. De plus, √2/∈Q, ce qui implique que √2ne peut être la
racine d’un polynôme linéaire. Ceci prouve l’affirmation que x2−2est le polynôme minimal
du nombre algébrique √2.
(b) L’idéal (x2−2) n’est pas premier dans C[x]et, a fortiori, il n’est pas maximal : on a
que (x−√2)(x+√2) ≡0 (mod (x2−2)) mais x±√26≡ 0 (mod (x2−2)).
Exercice 5. Soit Aun anneau de Boole, c’est-à-dire, a2=apour tout a∈A(cf. exercice 3
du TP du 16 janvier). Prouvez les propositions suivantes.
(a) (ex. 23, p. 258) Si Aest non-zéro et unitaire, alors chaque idéal premier de Aest aussi
maximal.
(b) (ex. 24, p. 258) Chaque idéal de type fini de Aest principal [Indice : Montrez que
(α, β)=(α+αβ +β).]
(c) (ex. 1, p. 267) Si Aest unitaire, alors A∼
=(a)×(1 −a)pour tout a∈A. De plus,
l’élément aest l’unité de (a)et l’élément 1−aest l’unité de (1 −a).
(d) (ex. 2, p. 267) Si Aest fini, non-zéro et unitaire, alors il y a un n∈Ntel que
A∼
=Z/2Z× ··· × Z/2Z
| {z }
nfois
.
Solution. Rappelez qu’un anneau de Boole Aest commutatif. Aussi, on a que a+a= 0,
car a+a= (a+a)2= (a+a)(a+a) = a2+a2+a2+a2=a+a+a+a.
(a) Si l’idéal Pde Aest premier, alors le quotient A/P est un anneau intègre. Mais, le
quotient A/P est aussi un anneau de Boole, et le seul anneau de Boole qui est intègre est
Z/2Z(voyez Problème 2(b), Devoir #1). Donc A/P ∼
=Z/2Z, c’est-à-dire, A/P est un corps.
Par la suite, Pest maximal.
Remarque : Ici l’hypothèse que Aest unitaire n’est pas nécessaire. L’idée est que l’idéal P
est premier si et seulement si A/P n’a pas de diviseurs de zéro 1. Donc, il suffit de caractériser
les anneaux de Boole qui n’ont pas de diviseurs de zéro. On affirme que si Best un anneau
de Boole non-zèro qui n’a pas de diviseurs de zéro, alors B∼
=Z/2Z(ceci généralise l’exercice
3 du TP du 16 janvier). C’est suffisant de montrer que Ba seulement deux éléments. En
effet, si 0, a, b sont trois éléments distincts de B, on trouve que ab(a−b) = aba −ab2=
a2b−ab2=ab −ab = 0. Cependant, a, b, a −b6= 0, ce qui contredit l’hypothèse que Best
intègre. Alors Ba au plus deux éléments. Puisque Best nonzero, il doit avoir exactement
deux élément, ce qui montre notre affirmation.
Finalement, si Pest un idéal premier de P, on a que A/P est un anneau de Boole sans
de diviseurs de 0. Donc A/P ∼
=Z/2Z, qui est un corps. Par conséquent, Pest maximal.
(b) Soit I= (α1, . . . , αk)un idéal de A. On utilise induction sur k. Si k= 1, c’est évident
que Iest principal. Supposons maintenant que si k≤K, pour un K∈N, on a que Iest
principal. Soit k=K+ 1. On a que I= (α1, J), où J= (α2, . . . , αk). Par l’hypothèse
inductive, on trouve que J= (β)pour un β∈Aet, par conséquent, I= (α1, β). Finalement,
1. Mais c’est possible que A/P n’a pas une unité, auquel cas il n’est pas intègre.