Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/General algebraReviewed

Degré de l’extension R/Q\mathbb{R}/\mathbb{Q}

by Pinus halepensis·
27
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

This score reflects both the level of the required concepts and the difficulty of the solution.Ce score tient compte à la fois du niveau des notions nécessaires et de la difficulté de la résolution.

  1. 110First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 1125Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 2650Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 5170Advanced / graduateAvancé / master
  5. 7190Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Français

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  1. Montrer que la famille (ln(p))pP(\ln(p))_{p\in\mathbb{P}}, où P\mathbb{P} est l’ensemble des nombres premiers, est libre dans Q\Q.
  2. En déduire la dimension de R\mathbb{R} vu comme un Q\mathbb{Q}-espace vectoriel.
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Solutions

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  1. Montrons que la famille (lnp)pP(\ln p)_{p\in\mathbb{P}} est libre sur Q\mathbb{Q}.
    Soient p1,,pnp_1,\dots,p_n des premiers deux à deux distincts et λ1,,λnQ\lambda_1,\dots,\lambda_n\in\mathbb{Q} tels que iλilnpi=0\sum_i\lambda_i\ln p_i=0. En multipliant par un dénominateur commun, on se ramène à des entiers aiZa_i\in\mathbb{Z} vérifiant iailnpi=0\sum_i a_i\ln p_i=0, c’est-à-dire
    i=1npiai=1.\prod_{i=1}^{n}p_i^{a_i}=1 .En séparant les exposants positifs des négatifs, on obtient une égalité entre deux entiers naturels
    ai>0piai=ai<0piai,\prod_{a_i>0}p_i^{\,a_i}=\prod_{a_i<0}p_i^{\,-a_i},dont les supports premiers sont disjoints. L’unicité de la décomposition en facteurs premiers force ces deux produits à être vides, donc ai=0a_i=0 pour tout ii, puis λi=0\lambda_i=0. \blacksquare

  2. L’ensemble P\mathbb{P} étant infini, la question 1 fournit une famille libre infinie : dimQR\dim_{\mathbb{Q}}\mathbb{R} est infinie. \blacksquare

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