§3.5 MM020 Th´eorie des Nombres Michel Waldschmidt
Ce sont donc les id´eaux de Zk.
Dans l’exemple pr´ec´edent on prend
p1=(3,1−√−5),p2=(3,1+√−5),p3=(7,3−√−5),p4=(7,3+√−5).
R´ef´erences: [9], [Pantchichkine], [Skoruppa].
3.5.1 Id´eaux entiers
Soient Kun corps de nombres de degr´e nsur Qet ZKson anneau d’entiers.
Lemme 3.38. Soit α∈ZK,α=0.AlorsZK/αZKa|NK/Q(α)|´el´ements.
D´emonstration. On utilise la proposition 3.1 : il existe une base {e1,...,e
n}de ZKet des entiers
a1,...,a
ntels que {a1e1,...,a
nen}soit une base de l’id´eal αZK. Soit ul’endomorphisme du Z–
module ZKqui envoie eisur aiei. Son image est αZKet sa matrice dans la base {e1,...,e
n}est
la matrice diagonale diag(a1,...,a
n), dont le d´eterminant est a1···an. Comme {αe1,...,αe
n}est
aussi une base de αZK, il existe un automorphisme vdu Z–module αZKtel que v(aiei)=αei
pour 1 ≤i≤n. Alors det v=±1. D’autre part les relations v◦u(ei)=v(aiei)=αeipour
1≤i≤nmontrent que v◦uest la restriction de [α]`aZK, donc le d´eterminant de uest aussi ´egal
`a ±NK/Q(α).
Soit aun id´eal non nul de ZK,α=0un´el´ementdea. Alors ZKα⊂a. Des propositions 3.15 et
3.1 on d´eduit que aest un Z–module libre de rang n=[K:Q]. Par cons´equent il existe une base
{e1,...,e
n}de ZKcomme Z–module et des entiers positifs a1,...,a
ntels que {a1e1,...,a
nen}
soit une base de asur Zet que aidivise ai+1 dans Zpour 1 ≤i<n. On en d´eduit que le quotient
ZK/aest fini avec a1···an´el´ements. Le nombre d’´el´ements de ZK/aest appel´e norme de aet
not´e N(a).
Le lemme 3.38 montre que la norme d’un id´eal principal est ´egale `a la valeur absolue de la
norme de Ksur Qd’un g´en´erateur.
Si aet bsont deux id´eaux de ZKavec a⊂b, alors les surjections canoniques de ZKsur les
quotients induisent une surjection de ZK/asur ZK/b, donc N(b) divise N(a).
Soient n=[K:Q] le degr´e de Ket σ:K→Rnson plongement canonique. Comme σ(a)est
un sous r´eseau de σ(ZK) d’indice N(a), on obtient, comme au lemme 3.37 :
Lemme 3.39. Soit aun id´eal non nul de ZK.Alorsσ(a)est un r´eseau de Rnde volume
2−r2|DK|1/2N(a)et le discriminant de aest DKN(a)2..
Quand r1et r2sont deux entiers ≥0avecn=r1+2r2≥1 on d´efinit la constante de Minkowski
M(r1,r
2) par
M(r1,r
2)=4
πr2
·n!
nn·
On ´ecrit encore M(K) au lieu de M(r1,r
2) quand Kest un corps de nombres de degr´e nayant r1
plongements r´eels et 2r2plongements imaginaires deux-`a-deux conjugu´es.
Nous d´eduirons ult´erieurement (§3.5.5) plusieurs cons´equences du lemme suivant.
Th´eor`eme 3.40. Soient Kun corps de nombres et aun id´eal non nul de ZK. Il existe α∈atel
que
1≤|NK/Q(α)|≤M(K)|DK|1/2N(a).
http://www.math.jussieu.fr/∼miw/enseignement2011.html 69