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Inverso multiplicativo de $2x + 3 + I$ en $\mathbb{Z}_5[x]/I $ ?

En $\mathbb{Z}_5[x]$ , dejemos que $ I = \langle x^2 + x + 2\rangle$ . Hallar la inversa multiplicativa de $2x + 3 + I$ en $\mathbb{Z}_5[x]/I$ .

Se supone que la respuesta es $3x + 1 + I$ . Pero no entiendo como encuentras esto. He dividido $x^2 + x + 2$ por $2x+3$ para obtener $$ x^2 + x + 2 = (2x + 3)(3x + 1) + 4.$$ Pero no estoy seguro de cómo me ayudará esto. Sé que los elementos de $\mathbb{Z}_5[x]/I$ son de la forma $ax + b$ con $a, b \in \mathbb{Z}_5$ . Así que quiero $$ 1 + I = (ax + b)(2x+3) + I = (2ax^2 + (3a+2b)x + 3b) + I. $$ Quiero encontrar los coeficientes $a, b$ de esto. Debemos tener $3b = 1$ y los coeficientes por $x$ y $x^2$ debe desaparecer. Dado que $\mathbb{Z}_5$ es un campo, la relación $3b = 1$ significa $b$ es la inversa multiplicativa de $3$ . Así que $b = 2$ . A partir de los coeficientes de $x$ También recibo $3a = -2b$ . Multiplico esto por $2$ para obtener $a = 6a = -4b = -8 = 2$ .

Así que yo diría que la inversa es $2x + 2$ en contradicción con la respuesta al final de mi libro. Entonces, ¿dónde está el error en mi razonamiento, y cómo encontrar la respuesta correcta?

6voto

lhf Puntos 83572

Necesitas usar ese $x^2 + I = (-x - 2) + I$ .

Entonces $(2ax^2 + (3a+2b)x + 3b) + I = (a+2b)x+(3b-4a) + I$ lo que da $a+2b \equiv 0 \bmod 5$ y $3b-4a \equiv 1 \bmod 5$ .

La solución es $a=3$ y $b=1$ .

3voto

Anarkie Puntos 21

Tu planteamiento original iba por buen camino. Al dividir, encontró que $$ x^2 + x + 2 = (2x + 3)(3x + 1) + 4 \, . $$ Reordenando, tenemos \begin{align*} (2x + 3)(3x + 1) = -4 + x^2 + x + 2 = 1 + x^2 + x + 2 \equiv 1 \pmod{x^2 + x + 2} \end{align*} así que $3x + 1$ es la inversa de $2x+3$ .

En general, si tiene la igualdad $a f + b g= u$ donde $u$ es una unidad, se puede multiplicar por $u^{-1}$ para obtener una combinación lineal que produzca $1$ : $u^{-1} a f + u^{-1} b g = 1$ .

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