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Identité des seize carrés de Pfister

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En algèbre, l'identité des seize carrés de Pfister est une identité non bilinéaire de la forme :

Son existence a été prouvée pour la première fois par H. Zassenhaus et W. Eichhorn dans les années 1960[1], et indépendamment par Albrecht Pfister à la même époque[2]. Il en existe plusieurs versions, dont une concise est :

Si on annule les et pour , l'identité se réduit à l'identité des huit carrés de Degen (en bleu). Les sont égaux à :

où :

Cette identité montre que le produit de deux sommes de seize carrés d'entiers est la somme de seize carrés de rationnels. De plus, les satisfont à :

Il n'existe pas d'identité concernant deux produits de seize carrés impliquant uniquement des fonctions bilinéaires puisque le théorème de Hurwitz énonce qu'une identité de la forme :

où les sont des fonctions bilinéaires des et n'est possible que pour {1, 2, 4, 8}. Cependant, un théorème plus général dû à Pfister datant de 1965 montre que si les sont des fonctions rationnelles d'un ensemble de variables, donc ont un dénominateur, une telle relation existe pour tout [3]. Il existe également des versions non bilinéaires des identités des quatre carrés d'Euler[4] et des huit carrés de Degen.

Notes et références

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  1. (de) H. Zassenhaus, W. Eichhorn, « Herleitung von Acht- und Sechzehn-Quadrate-Identitäten mit Hilfe von Eigenschaften der verallgemeinerten Quaternionen und der Cayley-Dicksonchen Zahlen », Arch. Math, vol. 17,‎ , p. 492-496
  2. (de) A. Pfister, « Zur Darstellung von -1 als Summe von Quadraten in einem Körper », J. London Math. Soc., vol. 40,‎ , p. 159-165
  3. (en) Keith Conrad, « Pfister's Theorem on Sums of Squares »
  4. Pascal Boyer, Petit compagnon des nombres et de leurs applications, Calvage et Mounet, , 648 p. (ISBN 978-2-916352-75-6), chap. 4.4. (« Théorème de Pfister »), p. 70-72.