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[!definition] Définition Soit
(A, +, \cdot)
un anneau On définitA / I := \{ \overline{x} \mid x \in A \}
On définit surA / I
les lois+
et\cdot
comme suit :\overline{x} + \overline{ y} = \overline{x+y}
et\overline{x} \cdot \overline{y} = \overline{x\cdot y}
Si ces deux lois sont bien définies (il faut et suffit queI
soit un idéaux d'un anneau), alors :(A / I, +, \cdot)
est un anneau appelé anneau quotient ^definition
Propriétés
[!proposition]+ Les diviseurs sont les idéaux La loi
\cdot
est bien définie (par\overline{x}\cdot \overline{y} = \overline{x\cdot y}
) surA / I
si et seulement siI
est un idéaux d'un anneau deA
.[!démonstration]- Démonstration
Supposons que
I
est absorbant (i.e.I
est idéaux d'un anneau) Soientx, x' \in A
tels que\overline{x} = \overline{x'} \implies \exists i \in I,\quad x' = x+i
Soienty, y' \in B
tels que\overline{y} = \overline{y'} \implies \exists j \in I,\quad y' = y+j
alors :x'y' = (x+i)(y+j)=xy+\underbrace{\overbrace{iy}^{\in I}+\overbrace{jx}^{\in I}+\overbrace{ij}^{\in I}}_{\in I}
carI
est absorbant donc\overline{x'y'} = \overline{xy}
d'où suit que\cdot
est bien définie. Ainsi, tout idéal peut être diviseur d'un quotient d'anneauRéciproquement, on suppose que
\cdot
est bien définie Soienti \in I
eta \in A
alors\overline{ia} = \overline{0a} = \overline{0}
puisque\overline{0} = \overline{ i}
donc :ia \in \overline{0} = I
D'où suit queI
est absorbant. Ainsi, tout quotient d'anneau à pour diviseur un idéalDe là suit que les diviseurs des quotients d'anneaux sont exactements les idéaux de l'anneau quotienté.
[!proposition]+ Soit
(A, +, \cdot)
un anneau SoitI
un idéaux d'un anneau deA
, et(A/I, +, \cdot)
l'anneau quotient Soit\begin{align} \pi : A &\to A /I \\ x &\mapsto \overline{x} \end{align}
un morphisme surjection alors :\pi
établit une bijection entre les idéaux d'un anneau deA
contenantI
et les idéaux d'un anneau deA /I
[!démonstration]- Démonstration On note :
\Omega = \{ J \text{ idéal de } A \mid I \subset J \}
\overline{\Omega} = \{ J \text{ idéal de } A /I \}
\begin{align} \pi : \Omega &\to \overline{\Omega} \\ J &\mapsto \pi(J) \in \overline{\Omega} \text{ car } \pi \text{ est un morphisme subjectif} \end{align}
On veut montrer que c'est une bijection.
Soit
\overline{J}
un idéal deA /I
J := \pi ^{-1}(\overline{J})
est un idéal deA
(car\pi
est un morphisme)\overline{O} \in J
doncI \subset \pi ^{-1}(\overline{J})
et doncJ \in \Omega
et est tel que\pi(J) = \overline{J}
Soit
J
un idéal deA
qui contientI
Posons\overline{J} = \pi(J)
Montrons qu'alorsJ = \pi ^{-1}(\overline{J})
(ce qui implique l'injectivité, car si\pi(\tilde{J}) = \pi(J)
, alorsJ = \tilde{J} = \pi ^{-1}(\overline{J})
) Puisque\pi(J) = J
on aJ \subset \pi ^{-1}(\overline{J})
Montrons que\pi ^{-1}(\overline{J}) \subset J
Soitx \in \pi ^{-1}(\overline{J})
c'est-à-dire\pi(x) \in \overline{J} = \pi(J)
\implies \exists y \in J,\quad \pi(x) = \pi(y)
\implies \pi(x-y) = \overline{0}
\implies x - y \in \ker \pi = I
\implies \exists i ,\quad x = \underbracket{y}_{\in J} + \underbracket{i}_{\in I \subset J} \in J
on a montré que\pi ^{-1}(\overline{J}) \subset J
on a doncJ = \pi ^{-1}(\overline{J})