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Montrer que l'anneau F(ℝ, ℝ) des fonctions de ℝ dans ℝ n'est pas…

Application directe du cours · niveau 2 · mathématiques MPSI, chapitre 8 — Structures algébriques usuelles · D. Anneaux et corps

Énoncé

Montrer que l'anneau des fonctions de dans n'est pas intègre (construire avec ). Quels sont ses éléments inversibles ?

Corrigé

Stratégie : construire un contre-exemple explicite, puis caractériser les inversibles point par point. L'anneau est muni des lois point par point : et . Son zéro est la fonction nulle, son unité la fonction constante .

a) L'anneau n'est pas intègre. Posons Ces deux fonctions sont non nulles (, ). Pourtant, pour tout : si alors , si alors . Dans tous les cas , donc et sont des diviseurs de zéro : l'anneau n'est pas intègre.

b) Les éléments inversibles. est inversible s'il existe avec , c'est-à-dire pour tout . Ceci impose pour tout ; réciproquement, si ne s'annule jamais, convient. Donc

⚠️ Le point délicat : « non nulle » et « ne s'annulant pas » sont deux choses différentes. La fonction est non nulle en tant qu'élément de l'anneau (elle n'est pas la fonction nulle), mais elle s'annule en , donc n'est pas inversible. C'est toute la distance entre et un corps : la négation de « » n'est pas « ne s'annule pas ».

Contrôle numérique. Sur les points , : partout, tandis que et . Le produit est bien la fonction nulle sans qu'aucun facteur ne le soit.

Ce que l'exercice installe. L'intégrité est une propriété rare. Dès qu'un anneau est fait de fonctions (ou de matrices, chapitre 9), le support des objets se découpe, et des produits nuls apparaissent sans facteur nul. La règle « ou », familière dans , est un privilège des anneaux intègres.

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.