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Encontrar el polinomio mínimo sobre racionales

Llevo bastante tiempo atascado en el siguiente problema: $$\text{Prove by finding minimal polynomial that: }$$ $$\sqrt{\sqrt[3]{2}-i} \text{ is algebraic over }\mathbb{Q}.$$

Mi intento: A través de la cuadratura y la cubicación, he sido capaz de encontrar que $$p(x)=x^{12}+3x^8-4x^6+3x^4+12x^2+5$$ tiene como raíz el elemento descrito anteriormente. Ahora la única advertencia es exhibir que $p(x)$ es mínima. Como se puede imaginar, esto implica demostrar que $p(x)$ es irreducible sobre $\mathbb{Q}$ . Ahora bien, he intentado aplicar el criterio de Eisenstein y el lema de Gauss, pero no parecen funcionar directamente, y no sé cómo evitarlo, por desgracia. Así que mi enfoque fue demostrar que $\mathbb{Q}(\sqrt{\sqrt[3]{2}-i})$ tiene dimensión 12 sobre $\mathbb{Q}$ . Por lo tanto, $\sqrt{\sqrt[3]{2}-i})$ tiene grado 12 sobre $\mathbb{Q}$ . Así, concluyo que el polinomio que he encontrado, que también es de grado 12 y es mónico, debe ser el polinomio mínimo que buscábamos.

Sé que esto es muy descuidado, pero no tengo otro enfoque. Algunas personas propusieron soluciones diferentes, que utilizan la teoría de Galois o algunas formas muy enrevesadas de demostrar la irreductibilidad de $p(x)$ pero no pude encontrarle sentido a esos argumentos.

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fon60 Puntos 6

Si estás contento con las extensiones sobre campos finitos, aquí tienes un método. Sobre $\mathbb F_3$ tenemos $p(x)=q(x^3)=q(x)^3$ donde $q=x^4-x^2-1$ . Entonces $q$ es irreducible: no tiene ningún factor lineal, y cualquier factorización en cuadrados debe ser $(x^2+ax+b)(x^2-ax+b)$ para anular los grados de impar, por lo que $b^2=-1$ una contradicción. Deducimos que todo factor irreducible de $p$ tiene grado un múltiplo de $4$ por lo que el grado de la extensión es uno de $1,4,8,12$ .

Por otro lado, $\alpha^2=\sqrt[3]2-i$ se encuentra en el campo de división, y por lo tanto también su conjugado complejo, por lo que $\sqrt[3]2,i$ ambos se encuentran en el campo de división. Así, el grado de la extensión es divisible por ambos $2$ y $3$ .

Por lo tanto, la única posibilidad es que la extensión del campo de división tenga grado $12$ .

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