- Montrer que $(\mathbb Z_i ,+,\times)$ est un anneau.
- Est-ce un corps ?
- Déterminer les éléments inversibles de $~~\mathbb Z_i$
Bac Sciences Mathématiques & Lycée
Structures algébriques
ĂnoncĂ© avec corrigĂ© dĂ©taillĂ©
Conseil méthodologique : Cherchez attentivement cet exercice au brouillon pendant 15 à 30 minutes avant de consulter la solution détaillée ci-dessous.
ĂnoncĂ© de l'exercice :
On note:
$$\mathbb Z_i =\left\lbrace~~~\frac{a}{b}\qquad \text{avec:}~~(a,b)\in\mathbb Z\times \mathbb Z^* ~~\text{et $~~b~~$ un entier impair} ~~~ \right\rbrace$$
Solution Détaillée & Corrigé Pas à Pas Corrigé complet
1. Structure d'anneau
Il suffit de montrer que $(\mathbb{Z}_i, +, \times)$ est un sous-anneau du corps des rationnels $(\mathbb{Q}, +, \times)$.- Par définition, $\mathbb{Z}_i \subset \mathbb{Q}$.
- $0 = \frac{0}{1}$ et $1 = \frac{1}{1}$ sont dans $\Bbb Z_i$ puisque les dénominateur est impairs
- Stabilité pour la soustraction :
Soient $~x = \frac{a}{b}~$ et $~y = \frac{c}{d}~$ deux éléments de $~\mathbb{Z}_i~$ avec $b$ et $d$ impairs. \[ x - y = \frac{a}{b} - \frac{c}{d} = \frac{ad - bc}{bd} \] Le produit de deux entiers impairs ($bd$) est un entier impair.
Comme $(ad - bc) \in \mathbb{Z}$ et $bd$ est impair, $x - y \in \mathbb{Z}_i$. - Stabilité pour la multiplication :
Soient $x = \frac{a}{b}$ et $y = \frac{c}{d}$ dans $\mathbb{Z}_i$. \[ x \times y = \frac{ac}{bd} \] De mĂȘme, $ac \in \mathbb{Z}$ et $bd$ est impair. Donc $xy \in \mathbb{Z}_i$.
2. Est-ce un corps ?
L'anneau $(\mathbb{Z}_i, +, \times)$ n'est pas un corps.- Justification :
Considérons l'élément $x = 2 = \frac{2}{1}$. On a $2 \in \mathbb{Z}_i$ car $1$ est impair. Son inverse dans $\mathbb{Q}$ est $\frac{1}{2}$.
Or, $~~(\frac{1}{2}\notin\mathbb{Z}_i),~~$ car il est irréductible et son dénominateur est pair.
3. ĂlĂ©ments inversibles de $\mathbb{Z}_i$
Soit $~x = \frac{a}{b} \in \mathbb{Z}_i~$ avec $~\text{pgcd}(a,b) = 1~$ et $~b~$ impair.$x~$ est inversible dans $~\mathbb{Z}_i~$ si et seulement si:
Il existe $~y = \frac{c}{d} \in \mathbb{Z}_i~$ tel que $~xy = 1$.
- Cela implique: $~~y = \frac{b}{a}$.
- Pour que $~\frac{b}{a}~$ appartienne à $~\mathbb{Z}_i,~$ il faut et il suffit que son dénominateur soit impair.
- Comme $x$ est écrit sous forme irréductible, l'inversibilité de $x$ équivaut à dire que $a$ est un entier impair.