Anneaux et corps
1 G´en´eralit´es
D´efinition 1 On appelle Anneau un ensemble Amuni de deux lois de composition internes not´ees +et ×, telles
que(A, +) est un groupe commutatif, d’´el´ement neutre not´e 0et tel que
la multiplication est associative :
∀a, b, c ∈A, (ab)c=a(bc)
la multiplication est distributive par rapport `a la loi +:
∀a, b, c ∈A, (a+b)c=ac +bc et c(a+b) = ca +cb
la multiplication poss`ede un ´el´ement neutre not´e 1Aou 1:
∀a∈A, a ×1 = 1 ×a=a
Si de plus la multiplication est commutative, on dit que Aest un anneau commutatif.
Exemple 2 •L’ensemble Zmuni de l’addition et de la multiplication est un anneau commutatif.
•(R[X],+,×)est un anneau.
•L’ensemble F(R,R)des applications de Rdans Rmuni de l’addition f+g:x7→ f(x)+g(x)et de la multiplication
f×g:x7→ f(x)g(x)est un anneau commutatif.
•L’ensemble Mn(R)des matrices carr´ees `a nlignes et ncolonnes est un anneau non-commutatif.
•Z/nZ,˙
+,˙
×est un anneau commutatif.
2 R`egles de calcul
Proposition 3 Soit (A, +,×)un anneau. Alors :
pour tout a∈A, a ×0=0=0×a
pour tout a, b ∈A, (−a)×b=a×(−b) = −(ab)
pour tous a, b ∈A, (−a)×(−b) = ab
pour tout n∈N, pour tout a∈A, (−a)2n=a2net (−a)2n+1 =−a2n+1
pour tout n∈Zet pour tous a, b ∈A, (na)×b=a×(nb) = n×(ab).
D´emonstration. Soit a∈A, alors a×0 = a×(0 + 0) = a×0 + a×0 et donc a×0 = 0. De mˆeme 0 ×a= 0.
Soit a, b ∈A, alors a×b+(−a)×b= (a−a)×b= 0×b= 0, donc (−a)×b=−(a×b). De mˆeme, a×(−b) = −(a×b).
Soit a, b ∈A. Montrons par r´ecurrence que, pour n∈N, (na)×b=n(ab). Il est clair que (0a)×b= 0 = 0(a×b).
Soit n∈N, supposons que (na)×b=n(a×b). Alors
((n+ 1)a)×b= (na +a)×b= (na)×b+a×b=n(a×b) + a×b= (n+ 1)(a×b)
Ainsi, d’apr`es le th´eor`eme de r´ecurrence, pour tout n∈N, (na)×b=n(a×b). De mˆeme, pour tout n∈N∗,
a×(nb) = n(a×b). cqfd.
Proposition 4 Formule du binˆome :
Soit aet bdeux ´el´ements d’un anneau Aqui commutent, c’est-`a-dire qui v´erifient a×b=b×a. Alors :
(a+b)n=C0
nan+C1
nan−1b1+··· +Cn−1
na1bn−1+Cn
nbn
Rappel
Cp
n=n×(n−1) × ··· × (n−(p−1))
p!