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Exercice corrigé : Éléments nilpotents d'un anneau

Utiliser la factorisation de $1-a^n$Appliquer le binôme de Newton en vérifiant la commutationProduire un contre-exemple matriciel

Soit $A$ un anneau (non nécessairement commutatif). Un élément $a\in A$ est dit nilpotent s'il existe $n\in\mathbb N^*$ tel que $a^n=0$.

  1. Soit $a$ nilpotent, avec $a^n=0$. Montrer que $1-a$ est inversible et donner son inverse. Montrer que $1+a$ est aussi inversible.
  2. Soient $a,b$ nilpotents tels que $ab=ba$, avec $a^p=0$ et $b^q=0$. Montrer que $(a+b)^{p+q-1}=0$ et que $ab$ est nilpotent.
  3. Soient $u\in A^\times$ et $a$ nilpotent tels que $au=ua$. Montrer que $u-a$ est inversible.
  4. Dans $\mathcal M_2(\mathbb R)$, on pose $N=\begin{pmatrix}0&1\\0&0\end{pmatrix}$ et $M=\begin{pmatrix}0&0\\1&0\end{pmatrix}$. Vérifier que $N$ et $M$ sont nilpotentes, calculer $(I_2-N)^{-1}$, et montrer que $N+M$ n'est pas nilpotente. Quelle hypothèse de la question 2 est en défaut ?

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Structures algébriques usuelles

Notions à revoir

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