Soient inversibles tels que
Montrer qu’il existe tels que
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Notons et , et , les matrices transposées des comatrices. Deux ingrédients suffisent.
1. Les comatrices sont entières. Chaque coefficient de est, au signe près, un mineur d’ordre de , c’est-à-dire un déterminant extrait à coefficients entiers : donc , et de même . La formule de Laplace donne
2. Bézout. Comme , il existe tels que .
Posons alors
qui sont bien dans . Il vient
Remarques
- La réciproque est fausse. Pour , prenons et : on a alors que , donc . La condition est suffisante, pas nécessaire.
- Une condition nécessaire et suffisante s’obtient en réduisant modulo chaque premier : l’existence de équivaut à pour tout , ce que l’hypothèse assure trivialement puisqu’alors ou est déjà inversible modulo .
- La preuve n’utilise de que sa structure d’anneau commutatif. Sur un anneau commutatif quelconque, l’énoncé devient : si et engendrent l’idéal tout entier, alors a une solution dans .
- Variante par forme normale de Smith : on peut écrire avec et diagonale, ce qui ramène le problème à des congruences scalaires. C’est plus long, mais cela éclaire pourquoi seuls les déterminants interviennent : ils captent exactement l’obstruction à l’inversibilité sur .
