MPSI2 Colle 9 (Structures) 2016-2017
•-On a :
xy = (a+b√2) ×(c+d√2) = ac + 2bd
| {z }
∈Q
+ (ad +bc)
| {z }
∈Q
√2∈A
On en d´eduit que (A, +,×) est un sous-anneau de (R,+,×).
•Soit x∈A\ {0}, nous devons d´emontrer que 1
x∈A. On a :
1
a+b√2=a−b√2
a2−2b2=a
a2−2b2
| {z }
∈Q
−b
a2−2b2
| {z }
∈Q
√2∈A
Au cours de ce calcul, on a multipli´e par a−b√2 qui est non nul car sinon :
•soit b= 0 et dans ce cas a= 0 ce qui est absurde puisque x6= 0.
•soit b6= 0 et dans ce cas : √2 = a
bce qui est absurde car √2 est irrationnel.
Aest un corps
2. L’ensemble Bn’est pas stable par multiplication, en effet √2×√3 = √6/∈B. En effet, raisonnons par l’absurde en
supposant que √6 = p+q√2 + r√3 avec (p, q, r)∈Q3. On a :
√6−p=q√2 + r√3
On ´el`eve au carr´e :
6 + p2−2√6p= 2q2+ 3r2+ 2qr√6
Ce qui donne :
6 + p2−2q2−3r2= (2qr + 2p)√6
Si jamais 2qr + 2p6= 0 alors √6 = 6 + p2−2q2−3r2
2qr + 2pce qui est absurde car √6 est irrationnel. On a donc 2qr + 2p= 0
et par suite 6 + p2−2q2−3r2= 0, c’est-`a-dire (2 −r2)(q2−3) = 0. Cette derni`ere relation est absurde car elle implique
que r=±√2 ou q=±√3 ce qui n’est pas le cas car qet rsont rationnels.
Bn’est pas un corps
9Soit Aun anneau tel que : ∀x∈A, x3=x. Le but est de d´emontrer que Aest commutatif.
1. D´eterminer les ´el´ements nilpotents de A.
2. Soit c∈Atel que c2=c. D´emontrer que ccommute avec tous les ´elements a∈A, on pourra pour cela calculer b2
o`u b=ca(1 −c).
3. En d´eduire que pour tout x∈A, on a x2qui commute avec tous les ´el´ements de A.
4. En d´eduire que Aest commutatif.
(ENS )
Corrig´e :
1. Soit x∈A, en calculant les premi`eres puissances de x, on a :
x3=x, x4=x2, x5=x3=x...
On d´emontre par une r´ecurrence imm´ediate que pour tout n∈N∗, on a : xn∈ {x, x2}. Ainsi, si xest nilpotent alors
x= 0 ou x2= 0. Cependant si x2= 0, on a :
x=x3=x2x= 0
On en d´eduit que 0 est le seul ´el´ement nilpotent de A.
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