Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/FieldExerciseReviewed

Les nilpotents d’un corps

by Sequoia·
25
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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Soit (K,+,)(\mathbb{K},+,\cdot) un corps. Montrer que le seul nilpotent de K\mathbb{K} est 00.

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Solution by Sequoia

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Soit aa un nilpotent, alors il existe nNn\in\N^* tel que an=0a^n=0. Disons que nn est l’indice de nilpotence de aa.
Mais si a0a\neq0, alors aa est inversible dans K\mathbb{K}. Ainsi on peut multiplier l’équation an=0a^n=0 par a1a^{-1} pour trouver 0=a1an=an10=a^{-1}\cdot a^n=a^{n-1}. Donc n1n-1 est inférieur à l’indice de nilpotence de aa, qui est nn, ce qui est absurde.
Donc le seul nilpotent viable est 00.

Solution by koadeg

Discussions1 useful vote

Soit aKa\in\mathbb{K} un nilpotent non-nul, ce qui implique un indice de nilpotence n2n\geq 2 (sinon aa serait lui-même nul).
Nous aurions donc aan1=0a\cdot a^{n-1} = 0 alors que a0a\neq 0 et an10a^{n-1}\neq 0. Nous avons donc trouvé des diviseurs non-nuls de zéro, ce qui est absurde car un corps est un anneau intégral dépourvu de diviseurs de zéro.

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