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manera elegante de mostrar $P= t^{1024}+t+1$ es reducible en $\mathbf{F}_{2}[t]$

Esta es la tarea del ejercicio: $$P=t^{1024} + t + 1 , R = \mathbf{F}_{2}[t] \Rightarrow P \ \text{reducible in R}$$

Yo quería mostrar este análoga a la forma de un libro de muestra (libro muestra con otros números y campo): $a^{1024}= a+1$ tiene soluciones en $R/PR$, a continuación, calcular el $a^{2^{20}}, a^{2^{1024}}$ $R/PR$ y por el uso de mcd a la conclusión de que P es reducible sobre R.

Mi problema es que los números son tan grandes que no me puedo dividir y demostrar que existen soluciones o calcular el $a^{2^{20}}, a^{2^{1024}}$$R/PR$. Pero debe haber una manera fácil, ya que es la tarea. Entonces, ¿cómo demostrar que $a^{1024} = a+1$ es soluble en $R/PR$ y cómo calcular $a^{2^{20}}, a^{2^{1024}}$$R/PR$? Gracias por todos los aportes.

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kch Puntos 110

En $\mathbb{F}_{16}$ que es isomorfo a $\mathbb{F}_2[x]/(x^4+x+1)$ existe un Elemento $y$ que es una raíz de $x^4+x+1$ (obviamente). Desde $\Phi:\mathbb{F}_{16} \rightarrow \mathbb{F}_{16}: z \mapsto z^2$ Orden $4$ como automorphism tenemos que $y^{1024}=\Phi^{10}(y)=\Phi^2(y)=y^4$ y, por tanto,$y^{1024}+y+1=y^4+y+1=0$.

El uso de esto usted debe ser capaz de demostrar reducibilidad.

3voto

Una respuesta basada en la J. D. de la pista (y esencialmente equivalente a Sebastián excelente solución):

Deje $r(t)=t^4+t+1$. A continuación, $r(t)^{4^i}=t^{4^{i+1}}+t^{4^i}+1$ todos los $i$. Por lo tanto $$ \begin{aligned} r(t)+&r(t)^4+r(t)^{16}+r(t)^{64}+r(t)^{256}=\\&=5\cdot1+(t+t^4+t^{16}+t^{64}+t^{256})+(t+t^4+t^{16}+t^{64}+t^{256})^4\\&=1+t+t^{1024}.\end{aligned} $$ Pero, evidentemente, la l.h.s. es divisible por $r(t)$, por lo que es el r.h.s., y por lo tanto no puede ser irreductible. En realidad no la fuerza bruta, pero no del todo obvio, a menos que usted ha pasado algún tiempo con campos finitos.

De otra manera, pero no de la manera recomendada :-), de la prueba de la reclamación es el siguiente. Sabemos que $q(t)=t^{1024}+t$ tiene la propiedad de que $q(u+v)=q(u)+q(v)$ todos los $u,v$ en una clausura algebraica de $F_2$. Pero también sabemos que $q(u)=0$ si y sólo si $u\in F_{1024}$. Ahora bien, si asumimos que al contrario que $P(t)$ es irreductible, y $y$ es uno de sus raíces, a continuación, $y$ generaría el campo $F_{2^{1024}}$. Este campo es de Galois sobre $F_2$, por lo que debe contener todas las raíces de $P(t)$ (siendo una extensión normal). Pero las observaciones anteriores implica que todos los elementos de la forma$y+u$, $u\in F_{1024}=F_{2^{10}}$ también deben ser ceros de $P(t)=q(t)+1$, debido a $$P(y+u)=q(y+u)+1=q(y)+q(u)+1=q(y)+1=P(y)=0.$$ Así también se $u=(y+u)+y$ pertenece a la división de campo de $F_{2^{1024}}$$P(t)$. Aquí $u\in F_{2^{10}}$ fue arbitraria, por lo $F_{2^{10}}\subseteq F_{2^{1024}}$. Pero esto es una contradicción, porque $10\nmid 1024$.

Este tipo de manipulaciones no son infrecuentes cuando se juega con linealizado (y afines) polinomios en $F_p[t]$, es decir, los polinomios con términos de grados que son potencias de $p$ solamente.

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