Anneau de matrices, morphisme et inversibilité

Difficile
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Énoncé

Soit l'ensemble .

  1. Vérifier que pour tous entiers : , et montrer que est un anneau commutatif unitaire.
  2. Soit définie par . Montrer que est un morphisme de vers .
  3. Montrer que est inversible dans si et seulement si .
  4. L'anneau est-il un corps ?

Indices

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1 Indice 1
Pour montrer que $(E,+,\times)$ est un anneau, vérifie la stabilité par $+$ et $\times$, l'existence d'un neutre et d'un opposé, puis utilise l'expression du produit pour la commutativité.
2 Indice 2
Pour le morphisme $\varphi$, pose $N(a,b)=a^2-3b^2$ et calcule $N(ac+3bd, ad+bc)$ en développant : tu dois retrouver $N(a,b)N(c,d)$.
3 Indice 3
Pour l'inversibilité, remarque que $M(a,b)\times M(a,-b) = (a^2-3b^2)I$ ; utilise cette identité dans les deux sens (condition nécessaire via $\varphi$, condition suffisante en construisant l'inverse).

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La méthode — par où commencer

Pour montrer que est un anneau, vérifie la stabilité par et , l'existence d'un neutre et d'un opposé, puis utilise l'expression du produit pour la commutativité.

Pour le morphisme , pose et calcule en développant : tu dois retrouver .

La rédaction complète, étape par étape, se trouve juste en dessous.

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