Probl`
emes de Math´
ematiques
D´
erivations d’un anneau
´
Enonc´e
D´erivations d’un anneau
Soit (A, +, .) un anneau (qui n’est pas suppos´e commutatif).
On note 1 le neutre multiplicatif, et 0 le neutre additif.
Une application δ:A→Aest appel´ee une d´erivation si :
∀a, b ∈A, (δ(a+b) = δ(a) + δ(b) (H1)
δ(ab) = δ(a)b+aδ(b) (H2)
Premi`ere partie
Soit δune d´erivation de A.
1. Calculer δ(0) et δ(1). [ S ]
2. a´etant suppos´e inversible dans A, exprimer δ(a−1) en fonction de a−1et de δ(a). [ S ]
3. Soit Dδ={a∈A, δ(a) = 0}.
(a) Montrer que Dδest un sous-anneau de A.[ S ]
(b) Montrer que si Aest un corps, alors Dδest un sous-corps de A.[ S ]
4. Soient a1, a2, . . . , andes ´el´ements de A, avec n≥2.
Calculer δ(a1a2· · · an) en fonction des aket des δ(ak). [ S ]
5. En d´eduire δ(an) pour tout ade Aet tout n≥2.
Que devient cette formule si Aest commutatif ? [ S ]
6. On pose δ0= IdA,δ1=δ, et ∀n≥1, δn=δ◦δn−1.
Montrer par r´ecurrence que : ∀a, b ∈A, ∀n∈N, δn(ab) =
n
P
p=0
n
pδp(a)δn−p(b)[ S ]
Deuxi`eme partie
Dans cette partie, δ1, δ2, δ3d´esignent des d´erivations quelconques de A.
1. δ1+δ2et δ1◦δ2sont-elles des d´erivations de A?[ S ]
2. On note [δ1, δ2] = δ1◦δ2−δ2◦δ1.
Montrer que [δ1, δ2] est une d´erivation de A.[ S ]
3. Montrer que : [δ1,[δ2, δ3]] + [δ2,[δ3, δ1]] + [δ3,[δ1, δ2]] = 0A(application nulle de A). [ S ]
Troisi`eme partie
Pour tout a∈A, on note : ∀x∈A,da(x) = ax −xa.
1. Montrer que daest une d´erivation de A.[ S ]
2. Montrer que : ∀n∈N,∀a∈A,dn
a(x) =
n
P
p=0
(−1)pn
pan−px ap.[ S ]
3. En d´eduire que si aest nilpotent, alors il existe un entier mtel que dm
a= 0A.[ S ]
4. V´erifier les ´egalit´es, pour tous a, b de A:
(a) Pour toute d´erivation δde A: [δ, da] = dδ(a).[ S ]
(b) En posant [b, a] = ba −ab, alors [db, da] = d[b,a].[ S ]
Page 1 Jean-Michel Ferrard www.klubprepa.net c
EduKlub S.A.
Tous droits de l’auteur des œuvres r´eserv´es. Sauf autorisation, la reproduction ainsi que toute utilisation des œuvres autre que la consultation
individuelle et priv´ee sont interdites.
Extrait gratuit de document, le document original comporte 5 pages.