1
•Anneau : un anneau A est un groupe abélien, noté
additivement, sur lequel est défini une deuxième loi interne,
notée multiplicativement, telle que :
– . est associative et possède un élément neutre (1)
– . est distributive par rapport à l’addition c’est-à-dire pour tout x,y,z de A,
(x+y).z=x.z+y.z (distributivité à droite) et z.(x+y)=z.x+z.y (distributivité à
gauche)
•Note : - un anneau est dit commutatif si . est commutative
•Exemples : - (Z,+,.) est un anneau commutatif
- (Q,+,.) est un anneau commutatif
•Quelques propriétés des anneaux :
– Pour tout x d’un anneau A, 0.x=x.0=0
•Preuve : 0.x=(0+0).x=0.x+0.x d’où 0.x=0. De même
x.0=x.(0+0)=x.0+x.0 d’où x.0=0
– Pour tout x,y de A, x.(-y)=(-x).y=-(x.y) et (-x).(-y)=xy
•Preuve : x.y+(-x).y=(x+(-x)).y=0.y=0 d’où (-x).y=-(x.y). De
même, x.y+x.(-y)=x.(y+(-y))=x.0=0 d’où x.(-y)=-(x.y)
•Anneau intègre : un anneau A est dit intègre si pour tout x,y de
A, x.y=0 x=0 ou y=0
•Sous-anneau : soit un anneau A. B ⊆A est un sous-anneau de
A si B est un sous-groupe additif de A et si pour tout x,y de B,
x.y ∈B et 1∈B.
•Idéal : soit un anneau commutatif A. I ⊆A est un idéal de A si I
est un sous-groupe additif et pour tout x de A et tout i de I,
x.i ∈I
•Notes : - dans le cas d’un anneau non commutatif, on peut définir un idéal à
droite et un idéal à gauche
- si un idéal I est un sous-anneau, 1∈I, mais alors1.x ∈I pour tout x
de A et I=A
•Exemple : - dans l’anneau (Z,+,.), les nZ sont des idéaux
•Relation d’équivalence induite par un idéal : dans un anneau A,
si I est un idéal la relation pour tout x,y de A, xRy ⇔x-y∈I est
une relation d’équivalence
•Preuve : x-x ∈I pour tout x de A car I est un sous-groupe pour +
donc contient 0. R est donc réflexive. Si x-y∈I, y-x aussi
puisque I est un sous-groupe pour +, donc R est symétrique. Si
x-y ∈I et y-z ∈I, (x-y)-(y-z)=x-(y-y)-z=x-z ∈I par associativité de
+, donc R est transitive.
•Anneau quotient : si I est un idéal d’un anneau A, on peut
définir l’anneau quotient A/I comme l’ensemble des classes
d’équivalence de la relation induite par I sur A
•Théorème des restes chinois : soit A un anneau commutatif et
soient I et J deux idéaux de A tels que I+J=A (avec I+J={x+y,
x∈I et y∈J}. Alors pour deux éléments a et b de A, il existe x
dans A tel que x ≡a mod I et x ≡b mod J (c’est-à-dire x est en
relation avec a modulo I et x est en relation avec b modulo J).
•Preuve : I+J=A donc il existe ∈I et ∈J tels que + =1.
Posons x = a. + b. . Alors x - a. ∈I donc x ≡a. mod I (car
∈I donc par définition d’un idéal, b. ∈I). Or =1 - ≡1 mod I
d’où x ≡a mod I. De même, x ≡b. mod J. D’où, puisque
=1- ≡1 mod J, x ≡b mod J.
•Note : - par induction, on montre ce théorème pour un nombre quelconque
d’idéaux.
•Proposition 5 (théorème de Bezout) : pour tous a et b de Z,
avec pgcd(a,b)=n, aZ+bZ=nZ
•Preuve : aZ+bZ est un sous-groupe de Z car ax+by a pour
inverse -ax-by et (ax+by)+(az+bt)=a(x+z)+b(y+t). Donc aZ+bZ
est de la forme nZ. a∈nZ et b∈nZ
, donc n divise a et b. De plus,
si m∈Z divise a et b, m divise n car n est de la forme au+bv.
Donc m est le plus grand diviseur commun à a et b (pgcd).
•Notes : - pour deux nombres a et b premiers entre eux, aZ+bZ=Z
- ce résultat se généralise pour une somme finies de sous-groupes
de Z : a1Z+a2Z+..+anZ = pgcd(a1,a2, .. , an)Z