60 7. LES NOMBRES D´
ECIMAUX
Remarquons encore que tout nombre d´ecimal dpeut s’´ecrire d=n
10mavec n∈Zet m∈N
et que tout nombre de cette forme est un nombre d´ecimal.
1.2. L’anneau des nombres d´ecimaux.
Proposition 7.2.L’ensemble des nombres d´ecimaux forme un sous-anneau int`egre du corps
Q.
Preuve. Soit d1=n1
10m1et d2=n2
10m2,ni∈Z, deux nombres d´ecimaux. On a :
•d1−d2=n1
10m1−n2
10m2=n110m2−n210m1
10m1+m2
•d1.d2=n1
10m1.n2
10m2=n1n2
10m1+m2
ce qui montre que Dest un sous-anneau de Q. Il est unitaire car 1 ∈Det donc int`egre.
Remarques. 1). Dest le sous-anneau de Qengendr´e par {1
10}. En effet 1
10 ∈Det si un sous-
anneau de Qcontient 1
10 alors il contient tous les entiers car il contient 1 (1 = 1
10 +. . . +1
10)
et il contient donc aussi tous les rationnels de la forme n
10m, avec n∈Zet m∈N. Il contient
donc tous les nombres d´ecimaux.
2). Dn’est pas un id´eal de Qcar, Q´etant un corps, ses seuls id´eaux sont {0}et Q.
1.3. El´ements remarquables et id´eaux de l’anneau D.
Proposition 7.3.Un ´el´ement de l’anneau Dest inversible si et seulement si il est de la
forme ε2m5navec (m, n)∈Z2et ε∈ {−1,1}.
Preuve. Tout ´el´ement de la forme ε2m5nappartient `a Det, comme ε2m5n.ε2−m5−n=ε2= 1,
tous les ´el´ements de ce type sont inversibles. R´eciproquement, soit d1=p1
2m15n1et d2=p2
2m25n2,
pi∈Z, deux nombres d´ecimaux non nuls ´ecrits sous forme canonique. Si d1d2= 1 alors
p1p2= 2m1+m25n1+n2et donc 2m1+m25n1+n2∈Nce qui impose m1+m2≥0 et n1+n2≥0
(car 2 ne divise pas 5 et 5 ne divise pas 2). Alors, par le th´eor`eme de Gauss, pi∈ {−1,1}.
Dans un anneau unitaire A, on d´esigne en g´en´eral par A∗l’ensemble des ´el´ements inversibles
de A, appel´es parfois les unit´es de A. L’ensemble A∗est toujours un groupe pour la multiplication
de A. Ici on a donc D∗={ε2m5n|(m, n)∈Z2, ε ∈ {−1,1}}. L’application ε2m5n∈D∗7→
(m, n)∈Z2est un morphisme surjectif du groupe (D∗, .) sur le groupe (Z2,+), de noyau {−1,1},
et donc D∗/{−1,1}et Z2sont des groupes isomorphes.
Avant d’´etudier les id´eaux de D, donnons deux propri´et´es, li´ees aux ´el´ements inversibles, des
id´eaux d’un anneau int`egre. Consid´erons un id´eal Id’un anneau int`egre A.
•si ua ∈Iavec u∈A∗, alors a∈Icar a=u−1ua. On a donc, pout tout u∈A∗,a∈I
qui ´equivaut `a ua ∈I.
•si Iest un id´eal principal engendr´e par un ´el´ement aalors Iest aussi engendr´e par tout
´el´ement ua,u∈A∗(aA =uaA). R´eciproquement, si I=aA =bA,I6={0}, alors il
existe u∈A∗tel que a=ub. En effet, a=a.1∈aA et donc a∈bA. Il existe a0∈A
tel que a=ba0. De mˆeme, on a b=ab0d’o`u a=a(a0b0). L’anneau A´etant int`egre,
a0b0= 1 (a0b0−1)a= 0 et a6= 0 car I6={0}), et a0est donc un ´el´ement inversible.