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ExerciceMaths Sup – MPSI, chapitre 11 — Structures algébriques usuelles · Anneaux et corps

Exercice 35

Démonstration

Les rationnels à dénominateur impair. On note AA l'ensemble des rationnels qui peuvent s'écrire mn\dfrac{m}{n}, avec m∈ℤm \in \mathbb{Z} et nn entier naturel impair.

1. Montrer que AA est un sous-anneau de ℚ\mathbb{Q}.

2. Soit x∈Ax \in A, écrit x=mnx = \dfrac{m}{n} avec nn impair. Montrer que la parité de mm ne dépend pas de l'écriture choisie.

3. Montrer que xx est inversible dans AA si et seulement si mm est impair. L'anneau AA est-il un corps ?

Corrigé

1. On a 1=11∈A1 = \frac{1}{1} \in A. Si x=mnx = \frac{m}{n} et y=m′n′y = \frac{m'}{n'} avec nn et n′n' impairs, x−y=mn′−m′nnn′,xy=mm′nn′,x - y = \frac{mn' - m'n}{nn'}, \qquad xy = \frac{mm'}{nn'}, et nn′nn' est impair. A est un sous-anneau de ℚ\boxed{A \text{ est un sous-anneau de } \mathbb{Q}}

2. Si mn=m′n′\frac{m}{n} = \frac{m'}{n'} avec nn et n′n' impairs, alors mn′=m′nmn' = m'n. Le produit mn′mn' a la parité de mm, puisque n′n' est impair, et m′nm'n celle de m′m' : mm et m′m' ont même parité.

3. Si mm est impair, x−1=nm=−n−mx^{-1} = \frac{n}{m} = \frac{-n}{-m} a un dénominateur impair, positif dans l'une des deux écritures : xx est inversible dans AA. Si mm est pair et xy=1xy = 1 avec y=pqy = \frac{p}{q}, qq impair, alors mp=nqmp = nq, où le membre de gauche est pair et celui de droite impair : c'est impossible. A×={mn  ∣  m et n impairs};A n’est pas un corps, 2 n’y est pas inversible\boxed{A^{\times} = \Big\{\frac{m}{n} \;\Big|\; m \text{ et } n \text{ impairs}\Big\} ; \quad A \text{ n'est pas un corps, } 2 \text{ n'y est pas inversible}} La question 2 est indispensable : sans elle, la condition « mm impair » pourrait dépendre de l'écriture choisie.

Dans l'édifice

Thèmes

anneaux et corps, éléments inversibles, anneaux, corps, sous-anneaux

Notions

anneau, inversible, corps, sous-anneau

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