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Chapitre 1 SMA/SMI

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Academic year: 2021

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Texte intégral

(1)

Lois de composition internes

Structures algébriques:

Les groupes

(2)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Définition et vocabulaire

Définition

E étant un ensemble quelconque.

On appelle loi de composition interne dans E ou loi dans E toute application de E × E vers E .

Notation

Si f est une loi de composition interne dans E alors : ∀ (x, y ) ∈ E × E : f ((x, y )) est noté x f y .

(3)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Définition et vocabulaire

Définition

E étant un ensemble quelconque.

On appelle loi de composition interne dans E ou loi dans E

toute application de E × E vers E .

Notation

Si f est une loi de composition interne dans E alors : ∀ (x, y ) ∈ E × E : f ((x, y )) est noté x f y .

(4)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Définition et vocabulaire

Définition

E étant un ensemble quelconque.

On appelle loi de composition interne dans E ou loi dans E toute application de E × E vers E .

Notation

Si f est une loi de composition interne dans E alors : ∀ (x, y ) ∈ E × E : f ((x, y )) est noté x f y .

(5)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Vocabulaire :

Les lois de composition internes dans E sont en général notées par les symboles :

?, T , ⊥, +, ×, •

Si ? est une loi de composition interne dans E on dit que : E est muni d’une de la loi de composition intérne ? ou bien

(6)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Vocabulaire :

Les lois de composition internes dans E sont en général notées par les symboles :

?, T , ⊥, +, ×, •

Si ? est une loi de composition interne dans E on dit que : E est muni d’une de la loi de composition intérne ? ou bien

(7)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans N, N∗, Z, Q, R et C l’addition

et La multiplication sont des lois de compositions internes.

2 Dans XX, ◦ est une loi de composition interne.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont des lois de compositions internes. 4 Dans N, la soustraction n’est pas une loi de composition

(8)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans N, N∗, Z, Q, R et C l’addition et La multiplication

sont des lois de compositions internes.

2 Dans XX, ◦ est une loi de composition interne.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont des lois de compositions internes. 4 Dans N, la soustraction n’est pas une loi de composition

(9)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans N, N∗, Z, Q, R et C l’addition et La multiplication sont

des lois de compositions internes.

2 Dans XX, ◦ est une loi de composition interne.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont des lois de compositions internes. 4 Dans N, la soustraction n’est pas une loi de composition

(10)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans N, N∗, Z, Q, R et C l’addition et La multiplication sont

des lois de compositions internes.

2 Dans XX, ◦

est une loi de composition interne.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont des lois de compositions internes. 4 Dans N, la soustraction n’est pas une loi de composition

(11)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans N, N∗, Z, Q, R et C l’addition et La multiplication sont

des lois de compositions internes.

2 Dans XX, ◦ est une loi de composition interne.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont des lois de compositions internes. 4 Dans N, la soustraction n’est pas une loi de composition

(12)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans N, N∗, Z, Q, R et C l’addition et La multiplication sont

des lois de compositions internes.

2 Dans XX, ◦ est une loi de composition interne.

3 Dans P(E ), ∪

et ∩ sont des lois de compositions internes.

4 Dans N, la soustraction n’est pas une loi de composition

(13)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans N, N∗, Z, Q, R et C l’addition et La multiplication sont

des lois de compositions internes.

2 Dans XX, ◦ est une loi de composition interne.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩

sont des lois de compositions internes.

4 Dans N, la soustraction n’est pas une loi de composition

(14)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans N, N∗, Z, Q, R et C l’addition et La multiplication sont

des lois de compositions internes.

2 Dans XX, ◦ est une loi de composition interne.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont des lois de compositions internes.

4 Dans N, la soustraction n’est pas une loi de composition

(15)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans N, N∗, Z, Q, R et C l’addition et La multiplication sont

des lois de compositions internes.

2 Dans XX, ◦ est une loi de composition interne.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont des lois de compositions internes.

4 Dans N, la soustraction

n’est pas une loi de composition interne.

(16)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans N, N∗, Z, Q, R et C l’addition et La multiplication sont

des lois de compositions internes.

2 Dans XX, ◦ est une loi de composition interne.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont des lois de compositions internes. 4 Dans N, la soustraction n’est pas une loi de composition

(17)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Notations :

(E, ?) étant un ensemble quelconque muni de la loi de composition intérne ?.

Si la loi de composition interne dans E est notée + on dit que la loi de E est additive ou E est additif.

Si la loi de composition interne dans E est notée × , · , on dit que la loi de E est multiplicative ou E est multiplicatif.

(18)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Notations :

(E, ?) étant un ensemble quelconque muni de la loi de composition intérne ?.

Si la loi de composition interne dans E est notée + on dit que la loi de E est additive ou E est additif.

Si la loi de composition interne dans E est notée × , · , on dit que la loi de E est multiplicative ou E est multiplicatif.

(19)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Notations :

(E, ?) étant un ensemble quelconque muni de la loi de composition intérne ?.

Si la loi de composition interne dans E est notée + on dit que la loi de E est additive ou E est additif.

Si la loi de composition interne dans E est notée × , · , on dit que la loi de E est multiplicative ou E est multiplicatif.

(20)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Partie stable

Définition

On dit qu’une partie A de E est stable pour la loi de E

si on a : ∀x, y ∈ A : x ? y ∈ A

(21)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Partie stable

Définition

On dit qu’une partie A de E est stable pour la loi de E si on a : ∀x, y ∈ A : x ? y ∈ A

(22)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans Z, l’ensemble des nombres paires

est stable pour l’addition, or l’ensemble des nombres impairs n’est pas stable pour l’addition.

2 Soient E = P({a, b, c}) et F = {{a, b}, {a, c}, {b, c}}, alors F

n’est pas stable par rapport à la réunion et l’intersection car :

∃X = {a, b}, Y = {a, c} ∈ F ; X ∩ Y = {a} /∈ F

(23)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans Z, l’ensemble des nombres paires est stable pour

l’addition,

or l’ensemble des nombres impairs n’est pas stable pour l’addition.

2 Soient E = P({a, b, c}) et F = {{a, b}, {a, c}, {b, c}}, alors F

n’est pas stable par rapport à la réunion et l’intersection car :

∃X = {a, b}, Y = {a, c} ∈ F ; X ∩ Y = {a} /∈ F

(24)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans Z, l’ensemble des nombres paires est stable pour

l’addition, or l’ensemble des nombres impairs

n’est pas stable pour l’addition.

2 Soient E = P({a, b, c}) et F = {{a, b}, {a, c}, {b, c}}, alors F

n’est pas stable par rapport à la réunion et l’intersection car :

∃X = {a, b}, Y = {a, c} ∈ F ; X ∩ Y = {a} /∈ F

(25)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans Z, l’ensemble des nombres paires est stable pour

l’addition, or l’ensemble des nombres impairs n’est pas stable pour l’addition.

2 Soient E = P({a, b, c}) et F = {{a, b}, {a, c}, {b, c}}, alors F

n’est pas stable par rapport à la réunion et l’intersection car :

∃X = {a, b}, Y = {a, c} ∈ F ; X ∩ Y = {a} /∈ F

(26)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans Z, l’ensemble des nombres paires est stable pour

l’addition, or l’ensemble des nombres impairs n’est pas stable pour l’addition.

2 Soient E = P({a, b, c}) et F = {{a, b}, {a, c}, {b, c}}, alors F

n’est pas stable par rapport à la réunion et l’intersection car :

∃X = {a, b}, Y = {a, c} ∈ F ; X ∩ Y = {a} /∈ F

(27)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans Z, l’ensemble des nombres paires est stable pour

l’addition, or l’ensemble des nombres impairs n’est pas stable pour l’addition.

2 Soient E = P({a, b, c}) et F = {{a, b}, {a, c}, {b, c}}, alors F

n’est pas stable par rapport à la réunion et l’intersection

car :

∃X = {a, b}, Y = {a, c} ∈ F ; X ∩ Y = {a} /∈ F

(28)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans Z, l’ensemble des nombres paires est stable pour

l’addition, or l’ensemble des nombres impairs n’est pas stable pour l’addition.

2 Soient E = P({a, b, c}) et F = {{a, b}, {a, c}, {b, c}}, alors F

n’est pas stable par rapport à la réunion et l’intersection car :

∃X = {a, b}, Y = {a, c} ∈ F ; X ∩ Y = {a} /∈ F

(29)

Lois de composition internes Lois de composition internes

Exemple

1 Dans Z, l’ensemble des nombres paires est stable pour

l’addition, or l’ensemble des nombres impairs n’est pas stable pour l’addition.

2 Soient E = P({a, b, c}) et F = {{a, b}, {a, c}, {b, c}}, alors F

n’est pas stable par rapport à la réunion et l’intersection car :

∃X = {a, b}, Y = {a, c} ∈ F ; X ∩ Y = {a} /∈ F

(30)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Loi induite

Remarque

Si A est une partie de E stable pour la loi de E alors la réstriction de la loi ? à A × A qui est aussi une loi de composition intérne dans A est appelée la loi de composition intérne induite par ? dans A.

(31)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Commutativité

Définition

1 Soient x et y deux éléments quelconques de E . On dit que x

commute avec y ( pour la loi ? ) ou x et y commutent ( pour la loi ? ) si on a :

x ? y = y ? x

2 Si tous les éléments de E commutent ( pour la loi ? ) on dit

(32)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N , N∗ , Z , Q , R et C L’addition et la multiplication

sont commutatives.

2 Dans XX, ◦

n’est pas commutative.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont commutatives.

(33)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N , N∗ , Z , Q , R et C L’addition et la multiplication

sont commutatives.

2 Dans XX, ◦ n’est pas commutative.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩

sont commutatives.

(34)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N , N∗ , Z , Q , R et C L’addition et la multiplication

sont commutatives.

2 Dans XX, ◦ n’est pas commutative.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont commutatives.

4 La soustraction

(35)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N , N∗ , Z , Q , R et C L’addition et la multiplication

sont commutatives.

2 Dans XX, ◦ n’est pas commutative.

3 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont commutatives.

(36)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Associativité

Définition

On dit que la loi ? est associative si on a :

(37)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N, N∗ , Z, Q, R et C L’addition et la multiplication sont

associatives.

2 Dans P(E ), ∪ et ∩

sont associatives.

(38)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N, N∗ , Z, Q, R et C L’addition et la multiplication sont

associatives.

2 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont associatives.

3 la composition dans XX

(39)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N, N∗ , Z, Q, R et C L’addition et la multiplication sont

associatives.

2 Dans P(E ), ∪ et ∩ sont associatives. 3 la composition dans XX est associative.

(40)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Distributivité

Définition

Si T est une autre loi de composition intérne dans E . On dit que la loi ? est distributive par raport à T si on a :

∀x, y , z ∈ E : 

x ? (yTz) = (x ? y ) T (x ? z) (yTz) ? x = (y ? x ) T (z ? x )

(41)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N , N∗ , Z , Q , R et C La multiplication distributive par

rapport à l’addition.

2 ∩

est distributive par rapport à ∪.

(42)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N , N∗ , Z , Q , R et C La multiplication distributive par

rapport à l’addition.

2 ∩ est distributive par rapport à ∪. 3 ∪

(43)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N , N∗ , Z , Q , R et C La multiplication distributive par

rapport à l’addition.

2 ∩ est distributive par rapport à ∪. 3 ∪ est distributive par rapport à ∩.

(44)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Elément neutre

Définition

On dit qu’un élément e ∈ E est l’élément neutre de E si on a : ∀x ∈ E : x ? e = e ? x = x

(45)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Elément neutre

Théorème

Soit ? une loi de composition interne sur E. Si (E , ?) admet un élément neutre,

(46)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Elément neutre

Théorème

Soit ? une loi de composition interne sur E. Si (E , ?) admet un élément neutre, il est unique.

(47)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 1 est l’élément neutre de (C, ×).

2 ∅ est l’élément neutre de (P(E ), ∪) et E est l’élément neutre

de (P(E ), ∩).

3 (N?, +) ne possède pas d’élément neutre. 4 IdE est l’élément neutre de (EE, ◦).

(48)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Notations

- Si la loi de E est multiplicative et si E admet un élément neutre e pour la loi de E

alors : ∀a ∈ E : on note : a0 = e

- Si la loi de E est additive et si E admet un élément neutre pour la loi de E alors :

• l’élément neutre de E est appelé le zéro de E ou zéro et noté 0E ou 0 .

(49)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Elément symétrique

Définition

Soient x et x0 deux éléments quelconques de E .

Si E admet un élément neutre e pour la loi de E et si ona :

x ? x0 = x0? x = e, on dit que x est symétrisable pour la loi de E et que x0 est son symétrique.

(50)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Notations

Si la loi de E est multiplicative et si E admet un élément neutre alors Les éléments symétrisables pour la loi de E sont appelés les éléments inversibles. Soit x ∈ E est un élément quelconque de E . l’inverse de x et noté x_1

Si la loi de E est additive et si E admet un zéro et x ∈ E est un élément quelconque de E qui admet un symétrique alors le symétrique de x est appelé l’opposé de x et noté −x.

(51)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 1 et −1 sont les seuls éléments inversibles de (Z, ×). 2 ∅ est le seul élément symétrisable de P (E ) pour la loi ∪. 3 E est le seul élément symétrisable de P (E ) pour la loi ∩. 4 Les éléments de EE qui admettent un symétrique pour la loi ◦

(52)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

Soit E = {α, β, γ}, on définit une loi de composition interne dans E par :

∗ α β γ

α α β γ

β β γ α

γ γ α α

1 α est l’élément neutre de ∗.

(53)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

Soit E = {α, β, γ}, on définit une loi de composition interne dans E par :

∗ α β γ

α α β γ

β β γ α

γ γ α α

1 α est l’élément neutre de ∗.

(54)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

Soit E = {α, β, γ}, on définit une loi de composition interne dans E par :

∗ α β γ

α α β γ

β β γ α

γ γ α α

1 α est l’élément neutre de ∗.

(55)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Théorème

Soit E un ensemble muni d’une loi de composition interne

associative possédant un élément neutre. Tout élément symétrisable posséde un unique symétrique.

(56)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Soit ∗ une loi de composition interne dans un ensemble E, associative et admettant un élément neutre e, alors

1 L’élément neutre est le symétrique de lui même.

2 si a et b sont deux éléments inversibles (symétrisables)il en

sera de même de (a ∗ b) et on a :

(a ∗ b)−1= b−1∗ a−1

3 Si a est un élément inversible (symétrisable) et a−1 son inverse

(son symétrique), alors a−1 est inversible (symétrisable)et on a :

(57)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Soit ∗ une loi de composition interne dans un ensemble E, associative et admettant un élément neutre e, alors

1 L’élément neutre est le symétrique de lui même. 2 si a et b sont deux éléments inversibles (symétrisables)

il en sera de même de (a ∗ b) et on a :

(a ∗ b)−1= b−1∗ a−1

3 Si a est un élément inversible (symétrisable) et a−1 son inverse

(son symétrique), alors a−1 est inversible (symétrisable)et on a :

(58)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Soit ∗ une loi de composition interne dans un ensemble E, associative et admettant un élément neutre e, alors

1 L’élément neutre est le symétrique de lui même.

2 si a et b sont deux éléments inversibles (symétrisables)il en

sera de même de (a ∗ b) et on a :

(a ∗ b)−1= b−1∗ a−1

3 Si a est un élément inversible (symétrisable) et a−1 son inverse

(son symétrique), alors a−1 est inversible (symétrisable)et on a :

(59)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Soit ∗ une loi de composition interne dans un ensemble E, associative et admettant un élément neutre e, alors

1 L’élément neutre est le symétrique de lui même.

2 si a et b sont deux éléments inversibles (symétrisables)il en

sera de même de (a ∗ b) et on a :

(a ∗ b)−1 = b−1∗ a−1

3 Si a est un élément inversible (symétrisable) et a−1 son inverse

(son symétrique), alors

a−1 est inversible (symétrisable)et on a :

(60)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Soit ∗ une loi de composition interne dans un ensemble E, associative et admettant un élément neutre e, alors

1 L’élément neutre est le symétrique de lui même.

2 si a et b sont deux éléments inversibles (symétrisables)il en

sera de même de (a ∗ b) et on a :

(a ∗ b)−1 = b−1∗ a−1

3 Si a est un élément inversible (symétrisable) et a−1 son inverse

(son symétrique), alors a−1 est inversible (symétrisable)et on

(61)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Soit ∗ une loi de composition interne dans un ensemble E, associative et admettant un élément neutre e, alors

1 L’élément neutre est le symétrique de lui même.

2 si a et b sont deux éléments inversibles (symétrisables)il en

sera de même de (a ∗ b) et on a :

(a ∗ b)−1 = b−1∗ a−1

3 Si a est un élément inversible (symétrisable) et a−1 son inverse

(62)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Elément régulier et élément absorbant

Définition

On dit qu’un élément a de E est régulier pour la loi de E si on a :

1 ∀x, y ∈ E :

x ∗ a = y ∗ a =⇒ x = y

2 ∀x, y ∈ E :

(63)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Elément régulier et élément absorbant

Définition

On dit qu’un élément a de E est régulier pour la loi de E si on a :

1 ∀x, y ∈ E :

x ∗ a = y ∗ a =⇒ x = y

2 ∀x, y ∈ E :

(64)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Elément régulier et élément absorbant

Définition

On dit qu’un élément a de E est régulier pour la loi de E si on a :

1 ∀x, y ∈ E :

x ∗ a = y ∗ a =⇒ x = y

2 ∀x, y ∈ E :

(65)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 Dans N, Z, Q, R et C munis de l’addition et de la

multiplication

Tous les éléments sont réguliers pour l’addition.

Tous les éléments non nuls sont réguliers pour la multiplication.

2 Dans P(A), ∅ est le seul élément régulier pour la loi ∪. 3 Dans P(A), A est le seul élément régulier pour la loi ∩.

(66)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définition

On dit qu’un élément a de E est absorbant pour la loi ∗ de E si on a :

∀x ∈ E : x ∗ a = a ∗ x = a

Remarque

Si E admet un élément absorbant pour la loi ∗, cet élément absorbant est unique.

(67)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définition

On dit qu’un élément a de E est absorbant pour la loi ∗ de E si on a :

∀x ∈ E : x ∗ a = a ∗ x = a Remarque

Si E admet un élément absorbant pour la loi ∗, cet élément absorbant est unique.

(68)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

Dans N, Z, Q, R et C munis de la multiplication 0 est un élément absorbant.

Dans P(A) muni des lois de compositions internes ∪. A est l’élément absorbant.

(69)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

Dans P(A) muni des lois de compositions internes ∪. E est l’élément absorbant pour la loi .

(70)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définition

Soient (E1, ∗1) et (E2, ∗2) deux ensembles munis des lois de

composition internes ∗1et ∗2.

On définit dans l’ensemble : E1× E2 la loi de composition interne

suivante :

∀x = (x1, x2) ∈ E1× E2 et ∀y = (y1, y2) ∈ E1× E2:

(71)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

1 La loi ? est commutative si seulement si ∗1et ∗2sont

commutatives .

2 La loi ? est associative si seulement si ∗1et ∗2sont associatives

.

3 Un élément e = (e1, e2) ∈ E1× E2 est un élément neutre de

E1× E2 pour la loi ? si seulement si e1 est un élément neutre

de E1pour la loi ∗1et e2 est un élément neutre de E2 pour la

(72)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Soient e1 un élément neutre de E1pour la loi ∗1, e2 un élément

neutre de E2 pour la loi ∗2et x = (x1, x2) ∈ E1× E2 un

élément quelconque de E1× E2.

x = (x1, x2) soit symétrisable il faut et suffit que x1et x2 sont

symétrisables.

Si x10et x02 sont les symétriques de x1et x2 alors x0 = (x10, x20)

est le symétrique de x = (x1, x2).

Un élément a = (a1, a2) ∈ E1× E2 est régulier pour la loi ? si

(73)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Si les lois de E1 et E2 sont multiplicatives et si

a = (a1, a2) ∈ E1× E2 est un élément quelconque de E1× E2 .

alors :

- ∀n ∈ N?: an= (a1, a2)n= (an1, an2)

- ∀n ∈ N : an= (a1, a2)n= (an1, an2) si E1 et E2 possèdent des

éléments neutres.

- ∀n ∈ Z : an= (a1, a2)n= (an1, an2) si E1 et E2 possèdent des

(74)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Soit (E , ∗) un ensemble muni d’une loi de composition interne associative. Si x, y ∈ E alors : ∀n, m ∈ N∗:    xnxm= xn+m (xn)m = xnm (xy )n= xnyn si xy = yx

(75)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Si E admet un élément neutre : ∀n, m ∈ N :    xnxm= xn+m (xn)m= xnm (xy )n= xnyn si xy = yx

(76)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Proposition

Si E admet un élément neutre et si x est inversible : ∀n, m ∈ Z :    xnxm= xn+m (xn)m = xnm

(77)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Homomorphisme et Isomorphisme

Définition

Si (F , T ) est un autre ensemble muni d’une loi de composition intérne T et si f est une application de E vers F on dit que f est un homomorphisme de (E , ?) vers (F , T ) ou f est un

homomorphisme de E vers F si la propriété suivante est vérifiée : ∀x, y ∈ E : f (x ? y ) = f (x) Tf (y )

(78)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définition

1 Si f est bijective on dit que f est un isomorphisme de (E , ?)

vers (F , T ) ou f est un isomorphisme de E vers F

2 Si (F , T ) est un autre ensemble muni d’une loi de composition

intérne T et s’il existe un isomorphisme de (E , ?) vers (F , T ) on dit que (E , ?) est isomorphe à (F , T ) ou E est isomorphe à F ou (E , ?) et (F , T ) sont isomorphes et on note

(79)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Exemple

1 L’application f : (R, +) //(R, ×), x //exp x est un

homomorphisme.

2 L’application g : (R, +) //(R, ×), x //2x n’est pas un

homomorphisme.

3 L’application g : (R, +) //(R, +), x //2x est un

(80)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Remarque

Si E admet un élément neutre e et si F admet un élément neutre e0, alors on a pas forcement f (e) = e0

contre exemple

Supposons que E = F = R × R. On munit E et F de la multiplication. (1, 1) est l’élément neutre de E et F.

Soit f l’application de E vers F définie par : f ((x, y )) = (x, 0). On a f ((1, 1)) = (1, 0) 6= (1, 1)

(81)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Définition

Soit (G , ∗) un ensemble muni d’une loi de composition interne. On dit que (G , ?) est un groupe si :

1 la loi ? est associative,

c’est à dire si on a : ∀x, y , z ∈ G : (x ? y ) ? z = x ? (y ? z)

2 G admet un élément neutre e pour la loi ?, c’est à dire si :

∃e ∈ G tq : ∀x ∈ G : x ? e = e ? x = x

3 tout élément de G admet un symétrique pour la loi ?, c’est à

dire si :

(82)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Définition

Soit (G , ∗) un ensemble muni d’une loi de composition interne. On dit que (G , ?) est un groupe si :

1 la loi ? est associative,c’est à dire si on a :

∀x, y , z ∈ G : (x ? y ) ? z = x ? (y ? z)

2 G admet un élément neutre e pour la loi ?, c’est à dire si :

∃e ∈ G tq : ∀x ∈ G : x ? e = e ? x = x

3 tout élément de G admet un symétrique pour la loi ?, c’est à

dire si :

(83)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Définition

Soit (G , ∗) un ensemble muni d’une loi de composition interne. On dit que (G , ?) est un groupe si :

1 la loi ? est associative,c’est à dire si on a :

∀x, y , z ∈ G : (x ? y ) ? z = x ? (y ? z)

2 G admet un élément neutre e pour la loi ?,

c’est à dire si : ∃e ∈ G tq : ∀x ∈ G : x ? e = e ? x = x

3 tout élément de G admet un symétrique pour la loi ?, c’est à

dire si :

(84)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Définition

Soit (G , ∗) un ensemble muni d’une loi de composition interne. On dit que (G , ?) est un groupe si :

1 la loi ? est associative,c’est à dire si on a :

∀x, y , z ∈ G : (x ? y ) ? z = x ? (y ? z)

2 G admet un élément neutre e pour la loi ?, c’est à dire si :

∃e ∈ G tq : ∀x ∈ G : x ? e = e ? x = x

3 tout élément de G admet un symétrique pour la loi ?, c’est à

dire si :

(85)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Définition

Soit (G , ∗) un ensemble muni d’une loi de composition interne. On dit que (G , ?) est un groupe si :

1 la loi ? est associative,c’est à dire si on a :

∀x, y , z ∈ G : (x ? y ) ? z = x ? (y ? z)

2 G admet un élément neutre e pour la loi ?, c’est à dire si :

∃e ∈ G tq : ∀x ∈ G : x ? e = e ? x = x

3 tout élément de G admet un symétrique pour la loi ?,

c’est à dire si :

(86)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Définition

Soit (G , ∗) un ensemble muni d’une loi de composition interne. On dit que (G , ?) est un groupe si :

1 la loi ? est associative,c’est à dire si on a :

∀x, y , z ∈ G : (x ? y ) ? z = x ? (y ? z)

2 G admet un élément neutre e pour la loi ?, c’est à dire si :

∃e ∈ G tq : ∀x ∈ G : x ? e = e ? x = x

3 tout élément de G admet un symétrique pour la loi ?, c’est à

dire si :

(87)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Terminologie

Si la loi ? est commutative on dit que le groupe est commutatif ou abélien.

Si la loi ? est notée multiplicativement on dit que le groupe est multiplicatif.

Si la loi ? est notée additivement on dit que le groupe est additif.

Si G est fini on dit que le groupe est d’ordre fini et dans ce le cardinale de G est appelé l’ordre de G et on le noté |G |. Si G est infini on dit que le groupe est d’ordre infini.

(88)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Terminologie

Si la loi ? est commutative on dit que le groupe est commutatif ou abélien.

Si la loi ? est notée multiplicativement on dit que le groupe est multiplicatif.

Si la loi ? est notée additivement on dit que le groupe est additif.

Si G est fini on dit que le groupe est d’ordre fini et dans ce le cardinale de G est appelé l’ordre de G et on le noté |G |. Si G est infini on dit que le groupe est d’ordre infini.

(89)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Terminologie

Si la loi ? est commutative on dit que le groupe est commutatif ou abélien.

Si la loi ? est notée multiplicativement on dit que le groupe est multiplicatif.

Si la loi ? est notée additivement on dit que le groupe est additif.

Si G est fini on dit que le groupe est d’ordre fini et dans ce le cardinale de G est appelé l’ordre de G et on le noté |G |. Si G est infini on dit que le groupe est d’ordre infini.

(90)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Terminologie

Si la loi ? est commutative on dit que le groupe est commutatif ou abélien.

Si la loi ? est notée multiplicativement on dit que le groupe est multiplicatif.

Si la loi ? est notée additivement on dit que le groupe est additif.

Si G est fini on dit que le groupe est d’ordre fini

et dans ce le cardinale de G est appelé l’ordre de G et on le noté |G |. Si G est infini on dit que le groupe est d’ordre infini.

(91)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Terminologie

Si la loi ? est commutative on dit que le groupe est commutatif ou abélien.

Si la loi ? est notée multiplicativement on dit que le groupe est multiplicatif.

Si la loi ? est notée additivement on dit que le groupe est additif.

Si G est fini on dit que le groupe est d’ordre fini et dans ce le cardinale de G est appelé l’ordre de G et on le noté |G |.

(92)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Terminologie

Si la loi ? est commutative on dit que le groupe est commutatif ou abélien.

Si la loi ? est notée multiplicativement on dit que le groupe est multiplicatif.

Si la loi ? est notée additivement on dit que le groupe est additif.

Si G est fini on dit que le groupe est d’ordre fini et dans ce le cardinale de G est appelé l’ordre de G et on le noté |G |.

(93)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 (N, +) , (N, ·) , (Z, ·) , (Q, ·) , (R, ·) , (C, ·)

ne sont pas des groupes .

2 (Z, +) , (Q, +) , (R, +) , (C, +) sont des groupes abéliens . 3 (Q∗, ·) , (R∗, ·) , (C∗, ·) , (Q∗+, ·) , (R∗+, ·) sont des groupes

abéliens .

4 Soit E un ensemble quelconque . (EE, ◦), (P (E ) , ∪) et

(P (E ) , ∩)ne sont pas des groupes .

5 (P (E ) , ∆) est un groupe abélien .

6 Si G et H sont deux groupes alors G × H est un groupe .

7 Si G est un groupe et si E est un ensemble quelconque alors :

(94)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 (N, +) , (N, ·) , (Z, ·) , (Q, ·) , (R, ·) , (C, ·)ne sont pas des

groupes .

2 (Z, +) , (Q, +) , (R, +) , (C, +) sont des groupes abéliens . 3 (Q∗, ·) , (R∗, ·) , (C∗, ·) , (Q∗+, ·) , (R∗+, ·) sont des groupes

abéliens .

4 Soit E un ensemble quelconque . (EE, ◦), (P (E ) , ∪) et

(P (E ) , ∩)ne sont pas des groupes .

5 (P (E ) , ∆) est un groupe abélien .

6 Si G et H sont deux groupes alors G × H est un groupe .

7 Si G est un groupe et si E est un ensemble quelconque alors :

(95)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 (N, +) , (N, ·) , (Z, ·) , (Q, ·) , (R, ·) , (C, ·)ne sont pas des

groupes .

2 (Z, +) , (Q, +) , (R, +) , (C, +)

sont des groupes abéliens .

3 (Q∗, ·) , (R∗, ·) , (C∗, ·) , (Q∗+, ·) , (R∗+, ·) sont des groupes

abéliens .

4 Soit E un ensemble quelconque . (EE, ◦), (P (E ) , ∪) et

(P (E ) , ∩)ne sont pas des groupes .

5 (P (E ) , ∆) est un groupe abélien .

6 Si G et H sont deux groupes alors G × H est un groupe .

7 Si G est un groupe et si E est un ensemble quelconque alors :

(96)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 (N, +) , (N, ·) , (Z, ·) , (Q, ·) , (R, ·) , (C, ·)ne sont pas des

groupes .

2 (Z, +) , (Q, +) , (R, +) , (C, +) sont des groupes abéliens .

3 (Q∗, ·) , (R∗, ·) , (C∗, ·) , (Q∗+, ·) , (R∗+, ·) sont des groupes

abéliens .

4 Soit E un ensemble quelconque . (EE, ◦), (P (E ) , ∪) et

(P (E ) , ∩)ne sont pas des groupes .

5 (P (E ) , ∆) est un groupe abélien .

6 Si G et H sont deux groupes alors G × H est un groupe .

7 Si G est un groupe et si E est un ensemble quelconque alors :

(97)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 (N, +) , (N, ·) , (Z, ·) , (Q, ·) , (R, ·) , (C, ·)ne sont pas des

groupes .

2 (Z, +) , (Q, +) , (R, +) , (C, +) sont des groupes abéliens . 3 (Q∗, ·) , (R∗, ·) , (C∗, ·) , (Q∗+, ·) , (R∗+, ·)

sont des groupes abéliens .

4 Soit E un ensemble quelconque . (EE, ◦), (P (E ) , ∪) et

(P (E ) , ∩)ne sont pas des groupes .

5 (P (E ) , ∆) est un groupe abélien .

6 Si G et H sont deux groupes alors G × H est un groupe .

7 Si G est un groupe et si E est un ensemble quelconque alors :

(98)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 (N, +) , (N, ·) , (Z, ·) , (Q, ·) , (R, ·) , (C, ·)ne sont pas des

groupes .

2 (Z, +) , (Q, +) , (R, +) , (C, +) sont des groupes abéliens . 3 (Q∗, ·) , (R∗, ·) , (C∗, ·) , (Q∗+, ·) , (R∗+, ·) sont des groupes

abéliens .

4 Soit E un ensemble quelconque . (EE, ◦), (P (E ) , ∪) et

(P (E ) , ∩)ne sont pas des groupes .

5 (P (E ) , ∆) est un groupe abélien .

6 Si G et H sont deux groupes alors G × H est un groupe .

7 Si G est un groupe et si E est un ensemble quelconque alors :

(99)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 (N, +) , (N, ·) , (Z, ·) , (Q, ·) , (R, ·) , (C, ·)ne sont pas des

groupes .

2 (Z, +) , (Q, +) , (R, +) , (C, +) sont des groupes abéliens . 3 (Q∗, ·) , (R∗, ·) , (C∗, ·) , (Q∗+, ·) , (R∗+, ·) sont des groupes

abéliens .

4 Soit E un ensemble quelconque . (EE, ◦), (P (E ) , ∪) et

(P (E ) , ∩)

ne sont pas des groupes .

5 (P (E ) , ∆) est un groupe abélien .

6 Si G et H sont deux groupes alors G × H est un groupe .

7 Si G est un groupe et si E est un ensemble quelconque alors :

(100)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 (N, +) , (N, ·) , (Z, ·) , (Q, ·) , (R, ·) , (C, ·)ne sont pas des

groupes .

2 (Z, +) , (Q, +) , (R, +) , (C, +) sont des groupes abéliens . 3 (Q∗, ·) , (R∗, ·) , (C∗, ·) , (Q∗+, ·) , (R∗+, ·) sont des groupes

abéliens .

4 Soit E un ensemble quelconque . (EE, ◦), (P (E ) , ∪) et

(P (E ) , ∩)ne sont pas des groupes .

5 (P (E ) , ∆) est un groupe abélien .

6 Si G et H sont deux groupes alors G × H est un groupe .

7 Si G est un groupe et si E est un ensemble quelconque alors :

(101)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 (N, +) , (N, ·) , (Z, ·) , (Q, ·) , (R, ·) , (C, ·)ne sont pas des

groupes .

2 (Z, +) , (Q, +) , (R, +) , (C, +) sont des groupes abéliens . 3 (Q∗, ·) , (R∗, ·) , (C∗, ·) , (Q∗+, ·) , (R∗+, ·) sont des groupes

abéliens .

4 Soit E un ensemble quelconque . (EE, ◦), (P (E ) , ∪) et

(P (E ) , ∩)ne sont pas des groupes .

5 (P (E ) , ∆)

est un groupe abélien .

6 Si G et H sont deux groupes alors G × H est un groupe .

7 Si G est un groupe et si E est un ensemble quelconque alors :

(102)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 (N, +) , (N, ·) , (Z, ·) , (Q, ·) , (R, ·) , (C, ·)ne sont pas des

groupes .

2 (Z, +) , (Q, +) , (R, +) , (C, +) sont des groupes abéliens . 3 (Q∗, ·) , (R∗, ·) , (C∗, ·) , (Q∗+, ·) , (R∗+, ·) sont des groupes

abéliens .

4 Soit E un ensemble quelconque . (EE, ◦), (P (E ) , ∪) et

(P (E ) , ∩)ne sont pas des groupes .

5 (P (E ) , ∆) est un groupe abélien .

(103)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Propriétés

Proposition

Soit G un groupe. Tous les éléments de G sont réguliers pour la loi de G .

(104)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Définition

Soient (G , ∗) et (G0, |) deux groupes.

Une application f : G //G0 est un morphisme de groupes si :

(105)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Définition

Soient (G , ∗) et (G0, |) deux groupes et f : G //G0 un morphisme de groupes.

1 Si G = G0 et ? = |, on parle d’endomorphisme.

2 Si f est bijective, on parle d’isomorphisme.

(106)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Définition

Soient (G , ∗) et (G0, |) deux groupes et f : G //G0 un morphisme de groupes.

1 Si G = G0 et ? = |, on parle d’endomorphisme.

2 Si f est bijective, on parle d’isomorphisme.

(107)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Définition

Soient (G , ∗) et (G0, |) deux groupes et f : G //G0 un morphisme de groupes.

1 Si G = G0 et ? = |, on parle d’endomorphisme.

2 Si f est bijective, on parle d’isomorphisme.

(108)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 L’application z //| z | est un homomorphisme de groupes

de (C?, .) dans (R?, .)

2 Si G est abélien, x //x2 et x //x−1 réalisent des

endomorphismes de G.

3 Si G est un groupe multiplicatif alors pour tout élément a ∈ G

l’application suivante : f : Z −→ G

k 7−→ f (k) = ak

est un homomorphisme de (Z, +) vers (G , ·) .

4 Si G est un groupe additif alors pour tout élément a ∈ G

l’application suivante : f : Z −→ G

k 7−→ f (k) = ka

(109)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 L’application z //| z | est un homomorphisme de groupes

de (C?, .) dans (R?, .)

2 Si G est abélien, x //x2 et x //x−1 réalisent des

endomorphismes de G.

3 Si G est un groupe multiplicatif alors pour tout élément a ∈ G

l’application suivante : f : Z −→ G

k 7−→ f (k) = ak

est un homomorphisme de (Z, +) vers (G , ·) .

4 Si G est un groupe additif alors pour tout élément a ∈ G

l’application suivante : f : Z −→ G

k 7−→ f (k) = ka

(110)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 L’application z //| z | est un homomorphisme de groupes

de (C?, .) dans (R?, .)

2 Si G est abélien, x //x2 et x //x−1 réalisent des

endomorphismes de G.

3 Si G est un groupe multiplicatif alors pour tout élément a ∈ G

l’application suivante : f : Z −→ G

k 7−→ f (k) = ak

est un homomorphisme de (Z, +) vers (G , ·) .

4 Si G est un groupe additif alors pour tout élément a ∈ G

l’application suivante : f : Z −→ G

k 7−→ f (k) = ka

(111)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

1 L’application z //| z | est un homomorphisme de groupes

de (C?, .) dans (R?, .)

2 Si G est abélien, x //x2 et x //x−1 réalisent des

endomorphismes de G.

3 Si G est un groupe multiplicatif alors pour tout élément a ∈ G

l’application suivante : f : Z −→ G

k 7−→ f (k) = ak

est un homomorphisme de (Z, +) vers (G , ·) .

(112)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Proposition

Soient (G , ∗) et (G0, |) deux groupes et f : G //G0 un morphisme de groupes. Si e est l’élément neutre de G et si  est l’élément neutre de G0 alors :

1 f (e) = .

(113)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Proposition

Soient (G , ∗) et (G0, |) deux groupes et f : G //G0 un morphisme de groupes. Si e est l’élément neutre de G et si  est l’élément neutre de G0 alors :

1 f (e) = .

(114)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Proposition

1 Soient f : G //G0 et f : G0 //G00 deux morphismes de

groupes, alors g ◦ f : G //G00 est un morphisme de groupes.

2 Soit f : G //G0 un isomorphisme de groupes alors f−1 est

aussi un isomorphisme de groupes. Dans ce cas on dit que G et G0 sont isomorphes.

(115)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Proposition

1 Soient f : G //G0 et f : G0 //G00 deux morphismes de

groupes, alors g ◦ f : G //G00 est un morphisme de groupes.

2 Soit f : G //G0 un isomorphisme de groupes alors f−1 est

aussi un isomorphisme de groupes. Dans ce cas on dit que G et G0 sont isomorphes.

(116)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Noyau et Image d’un homomorphisme

Définition

Soient (G , ∗) et (G0, |) deux groupes et f : G //G0 un morphisme de groupes.

1 L’ensemble {x ∈ G /f (x) = ε} est appelé le noyau de f ou le

ker de f et noté ker f .

(117)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Noyau et Image d’un homomorphisme

Définition

Soient (G , ∗) et (G0, |) deux groupes et f : G //G0 un morphisme de groupes.

1 L’ensemble {x ∈ G /f (x) = ε} est appelé le noyau de f ou le

ker de f et noté ker f .

(118)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

Soit f : (R, +) //(C?, .) défini par : ∀x ∈ R, f (x) = exp(ix). Alors :

f est un morphisme de groupes.

Kerf = {2kπ/k ∈ Z}. Imf = {z ∈ C/|z| = 1}.

(119)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

Soit f : (R, +) //(C?, .) défini par : ∀x ∈ R, f (x) = exp(ix). Alors :

f est un morphisme de groupes. Kerf = {2kπ/k ∈ Z}.

(120)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Exemple

Soit f : (R, +) //(C?, .) défini par : ∀x ∈ R, f (x) = exp(ix). Alors :

f est un morphisme de groupes. Kerf = {2kπ/k ∈ Z}.

(121)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Proposition

Soient (G , ∗) et (G0, |) deux groupes et f : G //G0 un morphisme de groupes.

1 f est injective si seulement si ker f = {e}

(122)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Généralités

Homomorphisme de groupe

Proposition

Soient (G , ∗) et (G0, |) deux groupes et f : G //G0 un morphisme de groupes.

1 f est injective si seulement si ker f = {e} 2 f est surjective si et seulement si Imf = G0.

(123)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Définition

Soit (G , ∗) un groupe et H une partie de G. On dit que H est un sous-groupe de G si :

1 e ∈ H.

2 ∀x, y ∈ H, x ∗ y ∈ H.

(124)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Définition

Soit (G , ∗) un groupe et H une partie de G. On dit que H est un sous-groupe de G si :

1 e ∈ H.

2 ∀x, y ∈ H, x ∗ y ∈ H.

(125)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Définition

Soit (G , ∗) un groupe et H une partie de G. On dit que H est un sous-groupe de G si :

1 e ∈ H.

2 ∀x, y ∈ H, x ∗ y ∈ H.

(126)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Proposition

Soit (G , ∗) un groupe et H une partie de G. H est un sous-groupe de G si et seulement si :

1 H 6= ∅.

(127)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Exemple

1 G et {e} sont des sous-groupes triviaux de G.

2 (Z; +)est un sous-groupe de (Q, +).

3 {1, −1} est un sous-groupe des groupes multiplicatifs Q?, R?

et C?.

4 U = {z ∈ C/|z| = 1} est un sous-groupe de (C?, .). 5 Soit (G , .) un groupe et C = {x ∈ G /∀y ∈ G , x.y = y .x},

(128)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Exemple

1 G et {e} sont des sous-groupes triviaux de G.

2 (Z; +)est un sous-groupe de (Q, +).

3 {1, −1} est un sous-groupe des groupes multiplicatifs Q?, R?

et C?.

4 U = {z ∈ C/|z| = 1} est un sous-groupe de (C?, .). 5 Soit (G , .) un groupe et C = {x ∈ G /∀y ∈ G , x.y = y .x},

(129)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Exemple

1 G et {e} sont des sous-groupes triviaux de G.

2 (Z; +)est un sous-groupe de (Q, +).

3 {1, −1} est un sous-groupe des groupes multiplicatifs Q?, R?

et C?.

4 U = {z ∈ C/|z| = 1} est un sous-groupe de (C?, .). 5 Soit (G , .) un groupe et C = {x ∈ G /∀y ∈ G , x.y = y .x},

(130)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Exemple

1 G et {e} sont des sous-groupes triviaux de G.

2 (Z; +)est un sous-groupe de (Q, +).

3 {1, −1} est un sous-groupe des groupes multiplicatifs Q?, R?

et C?.

4 U = {z ∈ C/|z| = 1} est un sous-groupe de (C?, .).

5 Soit (G , .) un groupe et C = {x ∈ G /∀y ∈ G , x.y = y .x},

(131)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Exemple

1 G et {e} sont des sous-groupes triviaux de G.

2 (Z; +)est un sous-groupe de (Q, +).

3 {1, −1} est un sous-groupe des groupes multiplicatifs Q?, R?

et C?.

4 U = {z ∈ C/|z| = 1} est un sous-groupe de (C?, .). 5 Soit (G , .) un groupe et C = {x ∈ G /∀y ∈ G , x.y = y .x},

(132)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Proposition

Soit (G , ∗) un groupe.

1 Si H et K sont deux sous-groupes de G alors H ∩ K est un

sous-groupe de G.

2 Si H et K sont deux sous-groupes de G alors H ∪ K est un

(133)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Proposition

Soit (G , ∗) un groupe.

1 Si H et K sont deux sous-groupes de G alors H ∩ K est un

sous-groupe de G.

2 Si H et K sont deux sous-groupes de G alors H ∪ K est un

(134)

Groupes Sous-groupes Classes modulo un sous-groupe-Groupe quotient Sous-groupe engendré Groupes monogènes et Groupes cycliques Le groupe symétriques

Définitions et propriétés

Sous-groupes de Z

Contre-exemple

H = {(x, 0)/x ∈ R} et K = {(0, y )/y ∈ R} sont des sous-groupes de (R2, +). Alors que H ∪ K n’est pas un sous-groupe de (R2, +).

Références

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