2. Structure des corps (commutatifs) finis
Notation g´en´erique : soient pet n \ {0}
(K, 0,+,, e), ou simplement K, d´esigne un corps fini de caract´eristique
car(K) = pet de cardinal card(K) = q=pn.
Hypoth`ese provisoire : Kest commutatif.
1Kcomme ensemble des racines de XqX
2(K,, e)est un groupe cyclique
3K=p(α),i.e. Kadmet un ´el´ement primitif sur p
4K=p[X]/(P), o`u Pp[X]est irr´eductible
5Les sous-corps de K
6Le groupe des automorphismes de Kest Aut p(K) = Gal(K/ p)
7Existence et unicit´e “du” corps fini `a q=pn´el´ements
1. Kcomme ensemble des racines de XqX
Th´eor`eme
Soit Kun corps fini de cardinal card(K) = q. Alors (xK)xq=x,
et donc :
XqX=Y
aK
(Xa)K[X]
D´emonstration :
1(K,, e)est un groupe d’ordre q1, donc (xK)xq1=e,
et finalement : (xK)xq=x.
2Le polynˆome XqXK[X]admet comme racines distinctes les q
´el´ements de K. Comme Kest int`egre, XqXest divisible par
QaK(Xa). Comme ces deux polynˆomes ont mˆeme degr´e et ont
mˆeme cœfficient dominant, ils sont ´egaux.
2. (K,, e)est un groupe cyclique
Th´eor`eme
Soit (K, 0,+,, e)un corps fini commutatif de cardinal card(K) = q. Alors
(K,, e)est un groupe cyclique d’ordre q1.
D´emonstration : Comme par hypoth`ese le groupe (K,, e)est commutatif,
on peut utiliser le crit`ere de cyclicit´e (revoir groupes cycliques ...).
Soit dun diviseur de q1. Le polynˆome Xd1admet au plus d
racines dans K(car Kint`egre). Par suite,
(d|(q1)) card nxK:xd=eod
(K,, e)est donc cyclique d’ordre q1.
3. Kadmet un ´el´ement primitif sur p
Soit Kun corps de caract´eristique car(K) = pet de cardinal q=pn.
(K,, e), groupe cyclique d’ordre q1, admet φ(q1) en´erateurs.
Corollaire (K=p(α))
Tout g´en´erateur αKdu groupe cyclique (K,, e)est un ´el´ement primitif
de l’extension K/ p:
K=p(α)
D´emonstration :
1p(α)est le plus petit sous-corps de Kcontenant α(et bien sˆur p),
en particulier p(α)K.
2K={0} ∪ K={0; e;α;. . . ;αq2} ⊂ p(α).
Attention : Les φ(q1) en´erateurs de Ksont des ´el´ements primitifs de
K/ p. L’inverse est FAUX : un ´el´ement primitif de K/ ppeut ne pas
engendrer K.
4. K=p[X]/(P), o`u Pp[X]est irr´eductible
Soit Kun corps de caract´eristique car(K) = pet de cardinal q=pn.
Th´eor`eme (K=p[X]/(P))
Soient αKet Pαson polynˆome minimal sur p.
K=p(α)K=p[X]/(Pα)deg(Pα) = n
D´emonstration : d´ecoule de card ( p[X]/(Pα)) = pdeg(Pα)et de la
factorisation :
p[X]
π
ϕα//K
p[X]/(Pα)
fϕα//p(α)
?
OO
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