Polinomio separable

En matemática, un polinomio P(X) es separable sobre un cuerpo K si sus raíces en una clausura algebraica de K son distintas - es decir P(X) tiene factores lineales distintos en una extensión de cuerpo suficientemente grande. Equivalentemente, P es separable si y solo si es coprimo con su derivada P′.

Los polinomios irreducibles sobre un cuerpo perfecto son separables, lo que incluye en particular todos los cuerpos de característica 0, y todos los cuerpos finitos. Este criterio es de vital importancia en la teoría de Galois. En este contexto, el concepto de separabilidad es de menor importancia si P no se supone irreducible, ya que las raíces repetidas pueden simplemente reflejar que P no es libre de cuadrados.

El criterio que nos lleva a sacar conclusiones rápidas sobre si P es irreducible y no separable es que P′(X) = 0. Esto solo es posible en cuerpos de característica p: necesitamos tener P(X) = Q(X^p) donde el número primo p es la característica.

A continuación veremos un ejemplo:

P(X) = X^p − T

con K un cuerpo de funciones racionales en la indeterminada T sobre un cuerpo finito con p elementos. Aquí uno puede probar directamente que P(X) es irreducible y no separable. De hecho, este es el típico ejemplo donde se puede ver la importancia de la inseparabilidad; en términos geométricos P representa la aplicación en la recta proyectiva sobre un cuerpo finito, tomando coordenadas como sus potencias p-esimas. Dichas aplicaciones son fundamentales en la geometría algebraica de cuerpos finitos.

Si L es la extensión de cuerpo K(T^1/p) (el cuerpo de descomposición de P) entonces L/K es un ejemplo de extensión de cuerpo inseparable pura. Es de grado p, pero no tiene automorfismos que dejan fija K, a parte de la identidad, ya que T^1/p es la única raíz de P. Esto muestra que la teoría de Galois no es aplicable en este entorno.

Se puede ver que el producto tensorial de cuerpos de L consigo mismo sobre K para este ejemplo tiene elementos nilpotentes no nulos. Ésta es otra manifestación de la inseparabilidad: la operación de producto tensorial en cuerpos necesita no producir un anillo que sea producto de cuerpos.

Si P(x) es separable, y sus raíces forman un grupo (un subgrupo del cuerpo K), entonces P(x) es un polinomio aditivo.

Enlaces externos

Weisstein, Eric W. «Separable Polynomial». En Weisstein, Eric W, ed. MathWorld (en inglés). Wolfram Research.

Datos: Q2530089