#LyX 2.3 created this file. For more info see http://www.lyx.org/ \lyxformat 544 \begin_document \begin_header \save_transient_properties true \origin unavailable \textclass book \begin_preamble \input{../defs} \end_preamble \use_default_options true \maintain_unincluded_children false \language spanish \language_package default \inputencoding auto \fontencoding global \font_roman "default" "default" \font_sans "default" "default" \font_typewriter "default" "default" \font_math "auto" "auto" \font_default_family default \use_non_tex_fonts false \font_sc false \font_osf false \font_sf_scale 100 100 \font_tt_scale 100 100 \use_microtype false \use_dash_ligatures true \graphics default \default_output_format default \output_sync 0 \bibtex_command default \index_command default \paperfontsize default \spacing single \use_hyperref false \papersize default \use_geometry false \use_package amsmath 1 \use_package amssymb 1 \use_package cancel 1 \use_package esint 1 \use_package mathdots 1 \use_package mathtools 1 \use_package mhchem 1 \use_package stackrel 1 \use_package stmaryrd 1 \use_package undertilde 1 \cite_engine basic \cite_engine_type default \biblio_style plain \use_bibtopic false \use_indices false \paperorientation portrait \suppress_date false \justification true \use_refstyle 1 \use_minted 0 \index Index \shortcut idx \color #008000 \end_index \secnumdepth 3 \tocdepth 3 \paragraph_separation indent \paragraph_indentation default \is_math_indent 0 \math_numbering_side default \quotes_style french \dynamic_quotes 0 \papercolumns 1 \papersides 1 \paperpagestyle default \tracking_changes false \output_changes false \html_math_output 0 \html_css_as_file 0 \html_be_strict false \end_header \begin_body \begin_layout Section Cuerpos de fracciones \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset ERT status open \begin_layout Plain Layout \backslash begin{reminder}{GyA} \end_layout \end_inset \end_layout \begin_layout Standard Sean \begin_inset Formula $D\neq0$ \end_inset un dominio y \begin_inset Formula $X\coloneqq D\times(D\setminus\{0\})$ \end_inset , definimos la relación binaria \begin_inset Formula \[ (a_{1},s_{1})\sim(a_{2},s_{2}):\iff a_{1}s_{2}=a_{2}s_{1}. \] \end_inset Esta relación es de equivalencia. Llamamos \begin_inset Formula $a/s\coloneqq\frac{a}{s}\coloneqq[(a,s)]\in Q(D)\coloneqq X/\sim$ \end_inset , y las operaciones \begin_inset Formula \begin{align*} \frac{a_{1}}{s_{1}}+\frac{a_{2}}{s_{2}} & :=\frac{a_{1}s_{2}+a_{2}s_{1}}{s_{1}s_{2}}, & \frac{a_{1}}{s_{1}}\cdot\frac{a_{2}}{s_{2}} & :=\frac{a_{1}a_{2}}{s_{1}s_{2}}, \end{align*} \end_inset están bien definidas. \end_layout \begin_layout Standard Para \begin_inset Formula $a,b\in D$ \end_inset y \begin_inset Formula $s,t\in D\setminus\{0\}$ \end_inset : \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $\frac{a}{s}=\frac{0}{1}\iff a=0$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $\frac{a}{s}=\frac{1}{1}\iff a=s$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $\frac{at}{st}=\frac{a}{s}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $\frac{a}{s}=\frac{b}{s}\iff a=b$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $\frac{a}{s}+\frac{b}{s}=\frac{a+b}{s}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard [...] \begin_inset Formula $(Q(D),+,\cdot)$ \end_inset es un cuerpo llamado \series bold cuerpo de fracciones \series default o \series bold de cocientes \series default de \begin_inset Formula $D$ \end_inset cuyo cero es \begin_inset Formula $\frac{0}{1}$ \end_inset y cuyo uno es \begin_inset Formula $\frac{1}{1}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset Formula $\mathbb{Q}$ \end_inset es el cuerpo de fracciones de \begin_inset Formula $\mathbb{Z}$ \end_inset . [...] \begin_inset Formula $u:D\to Q(D)$ \end_inset dada por \begin_inset Formula $u(a)\coloneqq a/1$ \end_inset es un homomorfismo inyectivo, por lo que podemos ver a \begin_inset Formula $D$ \end_inset como un subdominio de \begin_inset Formula $Q(D)$ \end_inset identificando a cada \begin_inset Formula $a\in D$ \end_inset con \begin_inset Formula $a/1\in Q(D)$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard \series bold Propiedad universal del cuerpo de fracciones: \series default Dados un dominio \begin_inset Formula $D$ \end_inset y \begin_inset Formula $u:D\to Q(D)$ \end_inset dada por \begin_inset Formula $u(a)\coloneqq a/1$ \end_inset : \end_layout \begin_layout Enumerate Sean \begin_inset Formula $K$ \end_inset un cuerpo y \begin_inset Formula $f:D\to K$ \end_inset un homomorfismo inyectivo, el único homomorfismo de cuerpos \begin_inset Formula $\tilde{f}:Q(D)\to K$ \end_inset con \begin_inset Formula $\tilde{f}\circ u=f$ \end_inset viene dado por \begin_inset Formula $\tilde{f}(\frac{a}{s})=f(a)f(s)^{-1}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Sean \begin_inset Formula $K$ \end_inset un cuerpo no trivial y \begin_inset Formula $g,h:Q(D)\to K$ \end_inset homomorfismos que coinciden en \begin_inset Formula $D$ \end_inset , entonces \begin_inset Formula $g=h$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Sean \begin_inset Formula $F$ \end_inset un cuerpo no trivial y \begin_inset Formula $v:D\to F$ \end_inset un homomorfismo inyectivo tal que para todo cuerpo \begin_inset Formula $K$ \end_inset y homomorfismo inyectivo \begin_inset Formula $f:D\to K$ \end_inset existe un único homomorfismo \begin_inset Formula $\tilde{f}:F\to K$ \end_inset con \begin_inset Formula $\tilde{f}\circ v=f$ \end_inset , entonces existe un isomorfismo \begin_inset Formula $\phi:F\to Q(D)$ \end_inset con \begin_inset Formula $\phi\circ v=u$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Sean \begin_inset Formula $D$ \end_inset un dominio, \begin_inset Formula $K$ \end_inset un cuerpo no trivial y \begin_inset Formula $f:D\to K$ \end_inset un homomorfismo inyectivo, \begin_inset Formula $K$ \end_inset contiene un subcuerpo isomorfo a \begin_inset Formula $Q(D)$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard De aquí, para \begin_inset Formula $m\in\mathbb{Z}$ \end_inset , \begin_inset Formula $Q(\mathbb{Z}[\sqrt{m}])\cong\mathbb{Q}[\sqrt{m}]$ \end_inset , lo que nos permite identificar los elementos de \begin_inset Formula $Q(\mathbb{Z}[\sqrt{m}])$ \end_inset con los de \begin_inset Formula $\mathbb{Q}[\sqrt{m}]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Sea \begin_inset Formula $K$ \end_inset un cuerpo no trivial, existe un subcuerpo \begin_inset Formula $K'$ \end_inset de \begin_inset Formula $K$ \end_inset llamado \series bold subcuerpo primo \series default de \begin_inset Formula $K$ \end_inset contenido en cualquier subcuerpo de \begin_inset Formula $K$ \end_inset , y este es isomorfo a \begin_inset Formula $\mathbb{Z}_{p}$ \end_inset si la característica de \begin_inset Formula $K$ \end_inset es un entero primo \begin_inset Formula $p$ \end_inset o a \begin_inset Formula $\mathbb{Q}$ \end_inset en caso contrario. \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset ERT status open \begin_layout Plain Layout \backslash end{reminder} \end_layout \end_inset \end_layout \begin_layout Section Polinomios \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset ERT status open \begin_layout Plain Layout \backslash begin{reminder}{GyA} \end_layout \end_inset \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset Formula $A$ \end_inset es un subanillo de \begin_inset Formula $A[X]$ \end_inset identificando los elementos de \begin_inset Formula $A$ \end_inset con los \series bold polinomios constantes \series default , de la forma \begin_inset Formula $P(X)=a_{0}$ \end_inset . Dado un ideal \begin_inset Formula $I$ \end_inset de \begin_inset Formula $A$ \end_inset , \begin_inset Formula $\{a_{0}+a_{1}X+\dots+a_{n}X^{n}\in A[X]\mid a_{0}\in I\}$ \end_inset e \begin_inset Formula $I[X]\coloneqq\{a_{0}+a_{1}X+\dots+a_{n}X^{n}\in A[X]\mid a_{0},\dots,a_{n}\in I\}$ \end_inset son ideales de \begin_inset Formula $A[X]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Dado \begin_inset Formula $p\coloneqq\sum_{k\in\mathbb{N}}p_{k}X^{k}\in A[X]\setminus\{0\}$ \end_inset , llamamos \series bold grado \series default de \begin_inset Formula $p$ \end_inset a \begin_inset Formula $\text{gr}(p)\coloneqq\max\{k\in\mathbb{N}\mid p_{k}\neq0\}$ \end_inset , \series bold coeficiente \series default de \series bold grado \series default \begin_inset Formula $k$ \end_inset de \begin_inset Formula $p$ \end_inset a \begin_inset Formula $p_{k}$ \end_inset , \series bold coeficiente independiente \series default al de grado 0 y \series bold coeficiente principal \series default al de grado \begin_inset Formula $\text{gr}(p)$ \end_inset . Un polinomio es \series bold mónico \series default si su coeficiente principal es 1. El polinomio 0 tiene grado \begin_inset Formula $-\infty$ \end_inset por convención. \end_layout \begin_layout Standard Un \series bold monomio \series default es un polinomio de la forma \begin_inset Formula $aX^{n}$ \end_inset con \begin_inset Formula $a\in A$ \end_inset y \begin_inset Formula $n\in\mathbb{N}$ \end_inset . Todo polinomio en \begin_inset Formula $A[X]$ \end_inset se escribe como suma finita de monomios de distinto grado de forma única salvo orden. \end_layout \begin_layout Standard Si \begin_inset Formula $P,Q\in A[X]\setminus\{0\}$ \end_inset tienen coeficientes principales respectivos \begin_inset Formula $p$ \end_inset y \begin_inset Formula $q$ \end_inset : \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $\text{gr}(P+Q)\leq\max\{\text{gr}(P),\text{gr}(Q)\}$ \end_inset , con desigualdad estricta si y sólo si \begin_inset Formula $\text{gr}(P)=\text{gr}(Q)$ \end_inset y \begin_inset Formula $p+q=0$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $\text{gr}(PQ)\leq\text{gr}(P)+\text{gr}(Q)$ \end_inset , con igualdad si y sólo si \begin_inset Formula $pq\neq0$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset Formula $A[X]$ \end_inset no es un cuerpo. Es un dominio si y sólo si lo es \begin_inset Formula $A$ \end_inset , en cuyo caso llamamos \series bold cuerpo de las funciones racionales \series default sobre \begin_inset Formula $A$ \end_inset al cuerpo de fracciones de \begin_inset Formula $A[X]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard [...] \series bold Propiedad universal del anillo de polinomios \series default ( \series bold PUAP \series default ) \series bold : \series default Sean \begin_inset Formula $A$ \end_inset un anillo y \begin_inset Formula $u:A\to A[X]$ \end_inset el homomorfismo inclusión: \end_layout \begin_layout Enumerate Para cada homomorfismo de anillos conmutativos \begin_inset Formula $f:A\to B$ \end_inset y \begin_inset Formula $b\in B$ \end_inset , el único homomorfismo \begin_inset Formula $\tilde{f}:A[X]\to B$ \end_inset tal que \begin_inset Formula $\tilde{f}(X)=b$ \end_inset y \begin_inset Formula $\tilde{f}\circ u=f$ \end_inset es \begin_inset Formula \[ \tilde{f}\left(\sum_{n}p_{n}X^{n}\right):=\sum_{n}f(p_{n})b^{n}. \] \end_inset \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $A[X]$ \end_inset y \begin_inset Formula $u$ \end_inset están determinados salvo isomorfismos por la propiedad universal: dados un homomorfismo de anillos \begin_inset Formula $v:A\to P$ \end_inset y \begin_inset Formula $t\in P$ \end_inset tales que, para cada homomorfismo de anillos \begin_inset Formula $f:A\to B$ \end_inset y \begin_inset Formula $b\in B$ \end_inset , existe un único \begin_inset Formula $\tilde{f}:P\to B$ \end_inset tal que \begin_inset Formula $\tilde{f}\circ v=f$ \end_inset y \begin_inset Formula $\tilde{f}(t)=b$ \end_inset , existe un isomorfismo \begin_inset Formula $\phi:A[X]\to P$ \end_inset tal que \begin_inset Formula $\phi\circ u=v$ \end_inset y \begin_inset Formula $\phi(X)=t$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Así: \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $A$ \end_inset es un subanillo de \begin_inset Formula $B$ \end_inset y \begin_inset Formula $b\in B$ \end_inset , el \series bold homomorfismo de sustitución \series default o \series bold de evaluación \series default en \begin_inset Formula $b$ \end_inset es \begin_inset Formula $S_{b}:A[X]\to B$ \end_inset dado por \begin_inset Formula \[ S_{b}(p):=p(b):=\sum_{n}p_{n}b^{n}, \] \end_inset y su imagen es el subanillo generado por \begin_inset Formula $A\cup\{b\}$ \end_inset , llamado \begin_inset Formula $A[b]$ \end_inset . Todo \begin_inset Formula $p\in A[X]$ \end_inset induce una \series bold función polinómica \series default \begin_inset Formula $\hat{p}:B\to B$ \end_inset dada por \begin_inset Formula $\hat{p}(b)\coloneqq S_{b}(p)$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Dado \begin_inset Formula $a\in A$ \end_inset , el homomorfismo de sustitución \begin_inset Formula $S_{X+a}$ \end_inset es un automorfismo de \begin_inset Formula $A[X]$ \end_inset con inverso \begin_inset Formula $S_{X-a}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $A$ \end_inset es un anillo conmutativo, \begin_inset Formula $\frac{A[X]}{(X)}\cong A$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Todo homomorfismo de anillos \begin_inset Formula $f:A\to B$ \end_inset induce un homomorfismo \begin_inset Formula $\hat{f}:A[X]\to B[X]$ \end_inset dado por \begin_inset Formula \[ \hat{f}(p)=\sum_{n}f(p_{n})X^{n}, \] \end_inset que es inyectivo o suprayectivo si lo es \begin_inset Formula $f$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $A$ \end_inset es un subanillo de \begin_inset Formula $B$ \end_inset , \begin_inset Formula $A[X]$ \end_inset lo es de \begin_inset Formula $B[X]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $I$ \end_inset es un ideal de \begin_inset Formula $A$ \end_inset , el \series bold homomorfismo de reducción de coeficientes módulo \begin_inset Formula $I$ \end_inset \series default es \begin_inset Formula $\tilde{\pi}:A[X]\to(A/I)[X]$ \end_inset dado por \begin_inset Formula \[ \tilde{\pi}(p):=\sum_{n}(p_{n}+I)X^{n}. \] \end_inset Su núcleo es \begin_inset Formula $I[X]$ \end_inset , por lo que \begin_inset Formula $(A/I)[X]\cong\frac{A[X]}{I[X]}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset ERT status open \begin_layout Plain Layout \backslash end{reminder} \end_layout \end_inset \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset Newpage pagebreak \end_inset \end_layout \begin_layout Section Descomposiciones de polinomios en dominios \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset ERT status open \begin_layout Plain Layout \backslash begin{reminder}{GyA} \end_layout \end_inset \end_layout \begin_layout Standard Sean \begin_inset Formula $f,g\in A[X]$ \end_inset , si el coeficiente principal de \begin_inset Formula $g$ \end_inset es invertible en \begin_inset Formula $A$ \end_inset , existen dos únicos polinomios \begin_inset Formula $q,r\in A[X]$ \end_inset , llamados respectivamente \series bold cociente \series default y \series bold resto \series default de la \series bold división \series default de \begin_inset Formula $f$ \end_inset entre \begin_inset Formula $g$ \end_inset , tales que \begin_inset Formula $f=gq+r$ \end_inset y \begin_inset Formula $\text{gr}(r)<\text{gr}(g)$ \end_inset [...]. En particular, el grado es una función euclídea. \end_layout \begin_layout Standard \series bold Teorema del resto: \series default Dados \begin_inset Formula $f\in A[X]$ \end_inset y \begin_inset Formula $a\in A$ \end_inset , el resto de \begin_inset Formula $f$ \end_inset entre \begin_inset Formula $X-a$ \end_inset es \begin_inset Formula $f(a)$ \end_inset . De aquí se obtiene el \series bold teorema de Ruffini \series default , que dice que \begin_inset Formula $f$ \end_inset es divisible por \begin_inset Formula $X-a$ \end_inset si y sólo si \begin_inset Formula $f(a)=0$ \end_inset , en cuyo caso \begin_inset Formula $a$ \end_inset es una \series bold raíz \series default de \begin_inset Formula $f$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Para \begin_inset Formula $f\in A[X]\setminus\{0\}$ \end_inset y \begin_inset Formula $a\in A$ \end_inset , existe \begin_inset Formula $m\coloneqq\max\{k\in\mathbb{N}\mid(X-a)^{k}\mid f\}$ \end_inset . Llamamos a \begin_inset Formula $m$ \end_inset \series bold multiplicidad \series default de \begin_inset Formula $a$ \end_inset en \begin_inset Formula $f$ \end_inset , y \begin_inset Formula $a$ \end_inset es raíz de \begin_inset Formula $f$ \end_inset si y sólo si \begin_inset Formula $m\geq1$ \end_inset . Decimos que \begin_inset Formula $a$ \end_inset es una \series bold raíz simple \series default de \begin_inset Formula $f$ \end_inset si \begin_inset Formula $m=1$ \end_inset y que es una \series bold raíz compuesta \series default si \begin_inset Formula $m>1$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard La multiplicidad de \begin_inset Formula $a$ \end_inset en \begin_inset Formula $f$ \end_inset es el único natural \begin_inset Formula $m$ \end_inset tal que \begin_inset Formula $f=(X-a)^{m}g$ \end_inset para algún \begin_inset Formula $g\in A[X]$ \end_inset del que \begin_inset Formula $a$ \end_inset no es raíz. \end_layout \begin_layout Standard Si \begin_inset Formula $D$ \end_inset es un dominio, \begin_inset Formula $f\in D[X]\setminus\{0\}$ \end_inset , \begin_inset Formula $a_{1},\dots,a_{n}$ \end_inset son \begin_inset Formula $n$ \end_inset elementos de \begin_inset Formula $D$ \end_inset y \begin_inset Formula $\alpha_{1},\dots,\alpha_{n}\in\mathbb{Z}^{>0}$ \end_inset con \begin_inset Formula $(X-a_{k})^{\alpha_{k}}\mid f$ \end_inset para cada \begin_inset Formula $k$ \end_inset , entonces \begin_inset Formula $(X-a_{1})^{\alpha_{1}}\cdots(X-a_{n})^{\alpha_{n}}\mid f$ \end_inset , por lo que \begin_inset Formula $\sum_{k=1}^{n}\alpha_{k}\leq\text{gr}(f)$ \end_inset y, en particular, la suma de las multiplicidades de las raíces de \begin_inset Formula $f$ \end_inset , y el número de raíces, no son superiores a \begin_inset Formula $\text{gr}(f)$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard \series bold Principio de las identidades polinómicas: \series default Sea \begin_inset Formula $D$ \end_inset un dominio: \end_layout \begin_layout Enumerate Para \begin_inset Formula $f,g\in D[X]$ \end_inset , si las funciones polinómicas \begin_inset Formula $f,g:D\to D$ \end_inset coinciden en \begin_inset Formula $m$ \end_inset elementos de \begin_inset Formula $D$ \end_inset con \begin_inset Formula $m>\text{gr}(f),\text{gr}(g)$ \end_inset , los polinomios \begin_inset Formula $f$ \end_inset y \begin_inset Formula $g$ \end_inset son iguales. \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $D$ \end_inset es infinito si y sólo si cualquier par de polinomios distintos en \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset define dos funciones polinómicas distintas en \begin_inset Formula $D$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Como ejemplo de lo anterior, por el teorema pequeño de Fermat, dado un primo \begin_inset Formula $p$ \end_inset , todos los elementos de \begin_inset Formula $\mathbb{Z}_{p}$ \end_inset son raíces de 0 y \begin_inset Formula $X^{p}-X$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Dado un anillo conmutativo \begin_inset Formula $A$ \end_inset , definimos la \series bold derivada \series default de \begin_inset Formula $P\coloneqq\sum_{k}a_{k}X^{k}\in A[X]$ \end_inset como \begin_inset Formula $P'\coloneqq D(P)\coloneqq\sum_{k\geq1}ka_{k}X^{k-1}$ \end_inset , y escribimos \begin_inset Formula $P^{(0)}\coloneqq P$ \end_inset y \begin_inset Formula $P^{(n+1)}\coloneqq P^{(n)\prime}$ \end_inset . Dados \begin_inset Formula $a,b\in A$ \end_inset y \begin_inset Formula $P,Q\in A[X]$ \end_inset : \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $(aP+bQ)'=aP'+bQ'$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $(PQ)'=P'Q+PQ'$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $(P^{n})'=nP^{n-1}P'$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Dados un dominio \begin_inset Formula $D$ \end_inset de característica 0, \begin_inset Formula $P\in D[X]\setminus\{0\}$ \end_inset y \begin_inset Formula $a\in D$ \end_inset , la multiplicidad de \begin_inset Formula $a$ \end_inset en \begin_inset Formula $P$ \end_inset es el menor \begin_inset Formula $m\in\mathbb{N}_{0}$ \end_inset con \begin_inset Formula $P^{(m)}(a)\neq0$ \end_inset . [...] \end_layout \begin_layout Standard Dado un anillo \begin_inset Formula $A$ \end_inset , \begin_inset Formula $A[X]$ \end_inset es un dominio euclídeo si y sólo si es un DIP, si y sólo si \begin_inset Formula $A$ \end_inset es un cuerpo. \end_layout \begin_layout Standard Sean \begin_inset Formula $D$ \end_inset un dominio y \begin_inset Formula $p\in D$ \end_inset : \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $p$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $D$ \end_inset si y sólo si lo es en \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset . [...] \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $p$ \end_inset es primo en \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset , lo es en \begin_inset Formula $D$ \end_inset . [...] \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $D$ \end_inset es un DFU, \begin_inset Formula $p$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $D$ \end_inset si y sólo si lo es en \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset , si y sólo si es primo en \begin_inset Formula $D$ \end_inset , si y sólo si lo es en \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset . [...] \end_layout \begin_layout Standard Sea \begin_inset Formula $D$ \end_inset un DFU, definimos \begin_inset Formula $\varphi:D\setminus0\to\mathbb{N}$ \end_inset tal que \begin_inset Formula $\varphi(a)$ \end_inset es el número de factores irreducibles en la factorización por irreducibles de \begin_inset Formula $a$ \end_inset en \begin_inset Formula $D$ \end_inset , contando repetidos, y para \begin_inset Formula $a,b\in D\setminus\{0\}$ \end_inset , \begin_inset Formula $\varphi(ab)=\varphi(a)+\varphi(b)$ \end_inset y \begin_inset Formula $\varphi(a)=0\iff a\in D^{*}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Si \begin_inset Formula $D$ \end_inset es un DFU, \begin_inset Formula $K$ \end_inset es su cuerpo de fracciones y \begin_inset Formula $f\in D[X]$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset , es irreducible en \begin_inset Formula $K[X]$ \end_inset . [...] \begin_inset Formula $D$ \end_inset es un DFU si y sólo si lo es \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard [...] Si \begin_inset Formula $D$ \end_inset es un DFU y \begin_inset Formula $K$ \end_inset es su cuerpo de fracciones, definimos la relación de equivalencia en \begin_inset Formula $K$ \end_inset \begin_inset Formula $x\sim y:\iff\exists u\in D^{*}:y=ux$ \end_inset , con lo que \begin_inset Formula $[x]=xD^{*}$ \end_inset y, en particular, si \begin_inset Formula $x\in D$ \end_inset , \begin_inset Formula $[x]$ \end_inset es el conjunto de los asociados de \begin_inset Formula $x$ \end_inset en \begin_inset Formula $D$ \end_inset . Definimos \begin_inset Formula $\cdot:K\times(K/\sim)\to K/\sim$ \end_inset como \begin_inset Formula $a(bD^{*})=(ab)D^{*}$ \end_inset . Esto está bien definido. Además, \begin_inset Formula $a(b(cD^{*}))=(ab)(cD^{*})$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Definimos \begin_inset Formula $c:K[X]\to K/\sim$ \end_inset tal que, para \begin_inset Formula $p\coloneqq\sum_{k\geq0}p_{k}X^{k}\in D[X]$ \end_inset , \begin_inset Formula $c(p)\coloneqq\{x\mid x=\text{mcd}_{k\geq0}p_{k}\}$ \end_inset , y para \begin_inset Formula $p\in K[X]$ \end_inset , si \begin_inset Formula $a\in D\setminus\{0\}$ \end_inset cumple \begin_inset Formula $ap\in D[X]$ \end_inset , \begin_inset Formula $c(p)\coloneqq a^{-1}c(ap)$ \end_inset . Esto está bien definido. Si \begin_inset Formula $c(p)=aD^{*}$ \end_inset , \begin_inset Formula $a$ \end_inset es el \series bold contenido \series default de \begin_inset Formula $p$ \end_inset ( \begin_inset Formula $a=c(p)$ \end_inset ). \end_layout \begin_layout Standard Para \begin_inset Formula $a\in K$ \end_inset y \begin_inset Formula $p\in K[X]$ \end_inset : \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $a\in D$ \end_inset y \begin_inset Formula $p\in D[X]$ \end_inset , \begin_inset Formula $a\mid p$ \end_inset en \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset si y sólo si \begin_inset Formula $a\mid c(p)$ \end_inset en \begin_inset Formula $D$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $c(ap)=ac(p)$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $p\in D[X]\iff c(p)\in D$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Un polinomio \begin_inset Formula $p$ \end_inset es \series bold primitivo \series default si \begin_inset Formula $c(p)=1$ \end_inset , esto es, si \begin_inset Formula $p\in D[X]$ \end_inset y \begin_inset Formula $\text{mcd}_{k}p_{k}=1$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard \series bold Lema de Gauss: \series default Para \begin_inset Formula $f,g\in D[X]$ \end_inset , \begin_inset Formula $c(fg)=c(f)c(g)$ \end_inset , y en particular \begin_inset Formula $fg$ \end_inset es primitivo si y sólo si \begin_inset Formula $f$ \end_inset y \begin_inset Formula $g$ \end_inset lo son. [...] \end_layout \begin_layout Standard Dado \begin_inset Formula $f\in D[X]\setminus D$ \end_inset primitivo, \begin_inset Formula $f$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset si y sólo si lo es en \begin_inset Formula $K[X]$ \end_inset , si y sólo si \begin_inset Formula $\forall G,H\in K[X],(f=GH\implies\text{gr}(G)=0\lor\text{gr}(H)=0)$ \end_inset , si y sólo si \begin_inset Formula $\forall g,h\in D[X],(f=gh\implies\text{gr}(g)=0\lor\text{gr}(h)=0)$ \end_inset . [...] \end_layout \begin_layout Standard De aquí que si \begin_inset Formula $D$ \end_inset es un DFU con cuerpo de fracciones \begin_inset Formula $K$ \end_inset , los irreducibles de \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset son precisamente los de \begin_inset Formula $D$ \end_inset y los polinomios primitivos de \begin_inset Formula $D[X]\setminus D$ \end_inset irreducibles en \begin_inset Formula $K[X]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard [...] Sean \begin_inset Formula $K$ \end_inset un cuerpo y \begin_inset Formula $f\in K[X]$ \end_inset : \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $\text{gr}(f)=1$ \end_inset , \begin_inset Formula $f$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $K[X]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $\text{gr}(f)>1$ \end_inset y \begin_inset Formula $f$ \end_inset tiene una raíz en \begin_inset Formula $K$ \end_inset , \begin_inset Formula $f$ \end_inset no es irreducible en \begin_inset Formula $K[X]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $\text{gr}(f)\in\{2,3\}$ \end_inset , \begin_inset Formula $f$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $K[X]$ \end_inset si y sólo si no tiene raíces en \begin_inset Formula $K$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Si \begin_inset Formula $D$ \end_inset es un DFU con cuerpo de fracciones \begin_inset Formula $K$ \end_inset , \begin_inset Formula $f\coloneqq\sum_{k}a_{k}X^{k}\in D[X]$ \end_inset y \begin_inset Formula $n\coloneqq\text{gr}(f)$ \end_inset , todas las raíces de \begin_inset Formula $f$ \end_inset en \begin_inset Formula $K$ \end_inset son de la forma \begin_inset Formula $\frac{r}{s}$ \end_inset con \begin_inset Formula $r\mid a_{0}$ \end_inset y \begin_inset Formula $s\mid a_{n}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard \series bold Criterio de reducción: \series default Sean \begin_inset Formula $\phi:D\to K$ \end_inset un homomorfismo de anillos donde \begin_inset Formula $D$ \end_inset es un DFU y \begin_inset Formula $K$ \end_inset es un cuerpo, \begin_inset Formula $\hat{\phi}:D[X]\to K[X]$ \end_inset el homomorfismo inducido por \begin_inset Formula $\phi$ \end_inset y \begin_inset Formula $f$ \end_inset un polinomio primitivo de \begin_inset Formula $D[X]\setminus D$ \end_inset , si \begin_inset Formula $\hat{\phi}(f)$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $K[X]$ \end_inset y \begin_inset Formula $\text{gr}(\hat{\phi}(f))=\text{gr}(f)$ \end_inset , entonces \begin_inset Formula $f$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard En particular, si \begin_inset Formula $p\in\mathbb{Z}$ \end_inset es primo, \begin_inset Formula $f\coloneqq\sum_{k}a_{k}X^{k}\in\mathbb{Z}[X]$ \end_inset es primitivo, \begin_inset Formula $n\coloneqq\text{gr}(f)$ \end_inset , \begin_inset Formula $p\nmid a_{n}$ \end_inset y \begin_inset Formula $f$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $\mathbb{Z}_{p}[X]$ \end_inset , entonces \begin_inset Formula $f$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $\mathbb{Z}[X]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard \series bold Criterio de Eisenstein: \series default Sean \begin_inset Formula $D$ \end_inset un DFU, \begin_inset Formula $f\coloneqq\sum_{k}a_{k}X^{k}\in D[X]$ \end_inset primitivo y \begin_inset Formula $n\coloneqq\text{gr}f$ \end_inset , si existe un irreducible \begin_inset Formula $p\in D$ \end_inset tal que \begin_inset Formula $\forall k\in\{0,\dots,n-1\},p\mid a_{k}$ \end_inset y \begin_inset Formula $p^{2}\nmid a_{0}$ \end_inset , entonces \begin_inset Formula $f$ \end_inset es irreducible en \begin_inset Formula $D[X]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Así: \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $a\in\mathbb{Z}$ \end_inset y existe \begin_inset Formula $p\in\mathbb{Z}$ \end_inset cuya multiplicidad en \begin_inset Formula $a$ \end_inset es 1, \begin_inset Formula $X^{n}-a$ \end_inset es irreducible. \end_layout \begin_layout Enumerate Para \begin_inset Formula $n\geq3$ \end_inset , llamamos \series bold raíces \begin_inset Formula $n$ \end_inset -ésimas de la unidad \series default o \series bold de 1 \series default a las raíces de \begin_inset Formula $X^{n}-1$ \end_inset en \begin_inset Formula $\mathbb{C}$ \end_inset , que son los \begin_inset Formula $n$ \end_inset vértices del \begin_inset Formula $n$ \end_inset -ágono regular inscrito en el círculo unidad de \begin_inset Formula $\mathbb{C}$ \end_inset con un vértice en el 1. \begin_inset Formula $X^{n}-1=(X-1)\Phi_{n}(X)$ \end_inset , donde \begin_inset Formula $\Phi_{n}(X)\coloneqq X^{n-1}+X^{n-2}+\dots+X+1$ \end_inset es el \series bold \begin_inset Formula $n$ \end_inset -ésimo polinomio ciclotómico \series default y sus raíces en \begin_inset Formula $\mathbb{C}$ \end_inset son las raíces \begin_inset Formula $n$ \end_inset -ésimas de 1 distintas de 1. En \begin_inset Formula $\mathbb{Q}$ \end_inset , \begin_inset Formula $X+1\mid\Phi_{4}(X)$ \end_inset , pero si \begin_inset Formula $n$ \end_inset es primo, \begin_inset Formula $\Phi_{n}(X)$ \end_inset es irreducible. \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset ERT status open \begin_layout Plain Layout \backslash end{reminder} \end_layout \end_inset \end_layout \begin_layout Section Polinomios en varias indeterminadas \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset ERT status open \begin_layout Plain Layout \backslash begin{reminder}{GyA} \end_layout \end_inset \end_layout \begin_layout Standard Dados un anillo conmutativo \begin_inset Formula $A$ \end_inset y \begin_inset Formula $n\geq2$ \end_inset , definimos el \series bold anillo de polinomios \series default en \begin_inset Formula $n$ \end_inset indeterminadas con coeficientes en \begin_inset Formula $A$ \end_inset como \begin_inset Formula $A[X_{1},\dots,X_{n}]\coloneqq A[X_{1},\dots,X_{n-1}][X_{n}]$ \end_inset . Llamamos \series bold indeterminadas \series default a los símbolos \begin_inset Formula $X_{1},\dots,X_{n}$ \end_inset y \series bold polinomios en \begin_inset Formula $n$ \end_inset indeterminadas \series default a los elementos de \begin_inset Formula $A[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset . Dados un anillo conmutativo \begin_inset Formula $A$ \end_inset y \begin_inset Formula $n\in\mathbb{N}^{*}$ \end_inset : \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $A[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset no es un cuerpo. \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $A[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset es un dominio si y sólo si lo es \begin_inset Formula $A$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Si \begin_inset Formula $A$ \end_inset es un dominio, \begin_inset Formula $A[X_{1},\dots,X_{n}]^{*}=A^{*}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $A[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset es un DFU si y sólo si lo es \begin_inset Formula $A$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $A[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset es un DIP si y sólo si \begin_inset Formula $n=1$ \end_inset y \begin_inset Formula $A$ \end_inset es un cuerpo. \end_layout \begin_layout Standard Dados \begin_inset Formula $a\in A$ \end_inset e \begin_inset Formula $i\coloneqq(i_{1},\dots,i_{n})\in\mathbb{N}^{n}$ \end_inset , llamamos a \begin_inset Formula $aX_{1}^{i_{1}}\cdots X_{n}^{i_{n}}\in A[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset \series bold monomio \series default de \series bold tipo \series default \begin_inset Formula $i$ \end_inset y coeficiente \begin_inset Formula $a$ \end_inset . Todo \begin_inset Formula $p\in A[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset se escribe de forma única como suma de monomios de distinto tipo, \begin_inset Formula \[ p:=\sum_{i\in\mathbb{N}^{n}}p_{i}X_{1}^{i_{1}}\cdots X_{n}^{i_{n}}, \] \end_inset con \begin_inset Formula $p_{i}=0$ \end_inset para casi todo \begin_inset Formula $i\in\mathbb{N}^{n}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard \series bold PUAP en \begin_inset Formula $n$ \end_inset indeterminadas: \series default Sean \begin_inset Formula $A$ \end_inset un anillo conmutativo, \begin_inset Formula $n\in\mathbb{N}^{*}$ \end_inset y \begin_inset Formula $u:A\to A[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset la inclusión: \end_layout \begin_layout Enumerate Dados un homomorfismo de anillos \begin_inset Formula $f:A\to B$ \end_inset y \begin_inset Formula $b_{1},\dots,b_{n}\in B$ \end_inset , existe un único homomorfismo de anillos \begin_inset Formula $\tilde{f}:A[X_{1},\dots,X_{n}]\to B$ \end_inset tal que \begin_inset Formula $\tilde{f}\circ u=f$ \end_inset y \begin_inset Formula $\tilde{f}(X_{k})=b_{k}$ \end_inset para \begin_inset Formula $k\in\{1,\dots,n\}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Dados un anillo conmutativo \begin_inset Formula $P$ \end_inset , \begin_inset Formula $T_{1},\dots,T_{n}\in P$ \end_inset y un homomorfismo \begin_inset Formula $v:A\to P$ \end_inset tales que, dados un homomorfismo de anillos \begin_inset Formula $f:A\to B$ \end_inset y \begin_inset Formula $b_{1},\dots,b_{n}\in B$ \end_inset , existe un único homomorfismo \begin_inset Formula $\tilde{f}:P\to B$ \end_inset tal que \begin_inset Formula $\tilde{f}\circ v=f$ \end_inset y \begin_inset Formula $\tilde{f}(T_{k})=b_{k}$ \end_inset para \begin_inset Formula $k\in\{1,\dots,n\}$ \end_inset , existe un isomorfismo \begin_inset Formula $\phi:A[X_{1},\dots,X_{n}]\to P$ \end_inset tal que \begin_inset Formula $\phi\circ u=v$ \end_inset y \begin_inset Formula $\phi(X_{k})=T_{k}$ \end_inset para cada \begin_inset Formula $k\in\{1,\dots,n\}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Así: \end_layout \begin_layout Enumerate Dados dos anillos conmutativos \begin_inset Formula $A\subseteq B$ \end_inset y \begin_inset Formula $b_{1},\dots,b_{n}\in B$ \end_inset , el \series bold homomorfismo de sustitución \series default \begin_inset Formula $S:A[X_{1},\dots,X_{n}]\to B$ \end_inset viene dado por \begin_inset Formula $p(b_{1},\dots,b_{n})\coloneqq S(p)\coloneqq\sum_{i\in\mathbb{N}^{n}}p_{i}b_{1}^{i_{1}}\cdots b_{n}^{i_{n}}$ \end_inset . Su imagen es el subanillo de \begin_inset Formula $B$ \end_inset generado por \begin_inset Formula $A\cup\{b_{1},\dots,b_{n}\}$ \end_inset , \begin_inset Formula $A[b_{1},\dots,b_{n}]$ \end_inset , y dados dos homomorfismos de anillos \begin_inset Formula $f,g:A[b_{1},\dots,b_{n}]\to C$ \end_inset , \begin_inset Formula $f=g$ \end_inset si y sólo si \begin_inset Formula $f|_{A}=g|_{A}$ \end_inset y \begin_inset Formula $f(b_{k})=g(b_{k})$ \end_inset para todo \begin_inset Formula $k$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Enumerate Sean \begin_inset Formula $A$ \end_inset un anillo y \begin_inset Formula $\sigma$ \end_inset una permutación de \begin_inset Formula $\mathbb{N}_{n}$ \end_inset con inversa \begin_inset Formula $\tau\coloneqq\sigma^{-1}$ \end_inset , tomando \begin_inset Formula $B=A[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset y \begin_inset Formula $b_{k}=X_{\sigma(k)}$ \end_inset en el punto anterior obtenemos un automorfismo \begin_inset Formula $\hat{\sigma}$ \end_inset en \begin_inset Formula $A[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset con inversa \begin_inset Formula $\hat{\tau}$ \end_inset que permuta las indeterminadas. \end_layout \begin_layout Enumerate \begin_inset Formula $A[X_{1},\dots,X_{n},Y_{1},\dots,Y_{m}]\cong A[X_{1},\dots,X_{n}][Y_{1},\dots,Y_{m}]\cong A[Y_{1},\dots,Y_{m}][X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset , por lo que en la práctica no distinguimos entre estos anillos. \end_layout \begin_layout Enumerate Todo homomorfismo de anillos conmutativos \begin_inset Formula $f:A\to B$ \end_inset induce un homomorfismo \begin_inset Formula $\hat{f}:A[X_{1},\dots,X_{n}]\to B[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset dado por \begin_inset Formula $\hat{f}(p)\coloneqq\sum_{i\in\mathbb{N}^{n}}f(p_{i})X_{1}^{i_{1}}\cdots X_{n}^{i_{n}}$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Llamamos \series bold grado \series default de un monomio \begin_inset Formula $aX_{1}^{i_{1}}\cdots X_{n}^{i_{n}}$ \end_inset a \begin_inset Formula $i_{1}+\dots+i_{n}$ \end_inset , y grado de \begin_inset Formula $p\in A[X_{1},\dots,X_{n}]\setminus0$ \end_inset , \begin_inset Formula $\text{gr}(p)$ \end_inset , al mayor de los grados de los monomios no nulos en la expresión por monomios de \begin_inset Formula $p$ \end_inset . Entonces \begin_inset Formula $\text{gr}(p+q)\leq\max\{\text{gr}(p),\text{gr}(q)\}$ \end_inset y \begin_inset Formula $\text{gr}(pq)\leq\text{gr}(p)+\text{gr}(q)$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard Un polinomio es \series bold homogéneo \series default de grado \begin_inset Formula $n$ \end_inset si es suma de monomios de grado \begin_inset Formula $n$ \end_inset . Todo polinomio se escribe de modo único como suma de polinomios homogéneos de distintos grados, sin más que agrupar los monomios de igual grado en la expresión como suma de monomios. Así, si \begin_inset Formula $D$ \end_inset es un dominio, \begin_inset Formula $\text{gr}(pq)=\text{gr}(p)+\text{gr}(q)$ \end_inset para cualesquiera \begin_inset Formula $p,q\in D[X_{1},\dots,X_{n}]$ \end_inset . \end_layout \begin_layout Standard \begin_inset ERT status open \begin_layout Plain Layout \backslash end{reminder} \end_layout \end_inset \end_layout \end_body \end_document