Algèbre Cours 9
Anneaux
27 novembre 2009
Définition
Définition Anneau. Un anneau unitaire est un triplet
(A,+,)Aest un ensemble, + : A×AAet :A×AA
deux lois internes sur Avérifiant les axiomes suivants :
1(A,+) est un groupe abélien (en particulier, il existe un
(unique) élément 0 Atel que 0 +a=a+0=apour tout
aA) ;
2(A,)est un monoïde (en particulier, il existe un (unique)
élément 1 Atel que 1 a=a1=apour tout aA) ;
3la loi est distributive (à gauche et à droite) par rapport à +:
pour tous a,b,cA, on a
(a+b)c=ac+bcet a(b+c) = ab+ac.
(A,+,)est dit commutatif si l’est c’est-à-dire si ab=ba
pour tous a,bA.
Abus de langue : soit Aun anneau !
Exemples
Exemple Anneau nul. Soit A={x}un ensemble réduit à un
élément. Montrer qu’il existe sur Aune unique structure d’anneau
unitaire, que cette structure est commutative et que 1 =0.
Inversement, que peut-on dire d’un anneau unitaire (A,+,)tel
que 1 =0.
Exemple Anneaux de nombres. Les ensembles suivants ont
une structure naturelle d’anneau unitaire :Z,Q,R,C. Citons aussi
D={a/10n,aZ,nZ}. Peut-on remplacer 10 par un entier
quelconque ?
Citons encore Z[i] = {a+bi,a,bZ} ⊂ Cqui est appelé
l’anneau des entiers de Gauss ou encore Z[j] = {a+bj,a,bZ}
(où j=exp(2iπ/3)).
Exemples : encore
Exemple Anneau d’endomorphisme. Soit (G,+) un groupe
abélien. Alors (Endgr.(G),+,)est un anneau unitaire.
De même, si Vest un k-espace vectoriel alors Endk(V) = L(V)
est un anneau unitaire (et même une k-algèbre...).
Si Aest un anneau unitaire alors Mn(A)aussi. Que « vaut »
Mn(Mp(A)) ?
Exemple Anneaux produits. Soit (Ai)iIdes anneaux.
L’addition et la multiplication terme à terme détermine sur
B=Q
iI
Aiune structure d’anneau unitaire. On dit que Best
l’anneau produit des Ai.
Exemple Anneaux de polynômes. R[X]et C[X]sont des
anneaux unitaires.
Exemple Anneaux quotient. Z/nZet R[X]/hX2+1isont
des anneaux unitaires.
Calcul dans un anneau
Notation Comme d’habitude, pour une loi notée additivement,
l’opposé de aApour la loi +est noté a.
Exercice On fixe aA. Montrer que b7→ abet b7→ basont
des endomorphismes du groupe (A,+).
En déduire que 0 est absorbant pour :a0=0a=0 pour tout
aA.
En déduire aussi que a(b) = (a)b=(ab)et en
particulier que (1)x=x(1) = x.
Exercice Soit a,b,c,dA. Pourquoi a-t-on
(a+b)(c+d) = ac+bc+ad+bd? A-t-on
(a+b)2=a2+2ab+b2?
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