Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau autre
Partager :

Sous groupe normaux de Sn

Posté par
fade2black
23-03-08 à 18:37

Bonjour,
j'aurais une question courte à formuler, mais à laquelle je ne trouve pas de réponse :
pourquoi tout sous-groupe normal non trivial de Sn contient-il une permutation de signature +1 ? A part l'identité bien sûr.
Merci de vos réponses !

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 18:52

Salut,

j'ai essayé par contraposée, mais je suis pas totalement sûr de ce que j'ai fait.

Soit H un sous-groupe normal de S_n (n supérieur à 3),

H\cap A_n trivial entraîne que H trivial.

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 18:58

Oui, en partant comme ça, on trouve que tous les éléments de l'interection de H et de An sont d'ordre 2, mais après...?

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:03

Donc ce sont des transpositions,

après on montre que l'on a au plus une transposition,

donc H=\{id,\tau\} ou H=\{id\}

ensuite si comme {1,...,n} a au moins trois éléments et que toutes les transpositions sont conjuguées entre elles, on peut montrer que si H=\{id,\tau\},
H n'est pas distingué dans S_n ce qui est contradictoire.

sauf erreur

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:06

T'es sûr que des élements d'ordre 2 sont toujours des transpositions ? Je croyais, mais si tu regardes plus loin dans l'exo, question 6, tu vois que les éléments du groupe de Klein sont d'ordre 2 dans S4 alors que ce ne sont pas des transpositions...

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:07

non je suis pas sûr

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:11

c'est faux d'ailleurs, on prend n'importe quelle permutation qui s'écrit comme produit de transposition où les supports sont disjoints. Je regarde ça.

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:11

Sinon la suite de ton raisonnement était bonne, je viens de la comprendre

Posté par
yos
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:32

Bonsoir.
J'ai du mal à imaginer un sous-groupe de Sn avec que des éléments de signature -1 à part Id. On en compose deux et c'est fini. La norma les composerait

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:37

oui donc un tel groupe aurait au plus deux éléments.

Citation :
La norma les composerait


comment ça?

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:39

Oui si t'en composes deux, tu atteri sur un élément du sous groupe avec une signature +1, mais c'est peut-être l'iddentité... A ce moment là t'as pas trouvé d'élément de signature +1 autre que l'identité.

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:40

OK, Gael vient de trouver une réponse partielle, qui marche pour card(H)>2
Par l'absurde, on suppose que l'intersection entre An et H est triviale.
D'après le TD 1, card(AnH)=card(An)*card(H)>n!/2 * 2 > n! contradiction
Reste le cas card(H)=2

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:42

...qui pourrait être réglé si on montrait que les seuls éléments d'ordre 2 et de siganture -1 sont les transpositions.

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:47

mais tu l'avais déjà traité le cas card(H)>2 dans ton post de 19:39

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:49

Citation :
..qui pourrait être réglé si on montrait que les seuls éléments d'ordre 2 et de siganture -1 sont les transpositions.


c'est faux comme on l'a vu plus haut (tu prends un produit impair de transpositions à cycles disjoints)

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:51

à support disjoints pardon

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 19:58

Ah ok, je m'étais pas rendu compte que je l'avais traité le cas card(H)>2 mais maintenant que tu me le dis, je vois le truc...

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 20:16

bon si H=\{id,s\}.

s est d'ordre de 2, sa décomposition en cycles disjoints est forcément un produit impair de transpositions, impair car de signature -1.

donc on a l'écriture en transposition à supports disjoints s=t_1t_2...t_{k+1}t_i=(p_i,q_i) et p_1<q_1<...<p_{k+1}<q_{k+1}

si n est impair ou  si n>2(k+1) on peut trouver r\in \{1,...,n\}\setminus \{p_1,q_1,...,p_{k+1},q_{k+1}\},

3$(p_1,r)t_1t_2...t_{k+1}(p_1,r)=(p_1,r)t_1(p_1,r)t_2...t_{k+1} = (p_1,r)(p_1,q_1)(p_1,r)t_2...t_{k+1} = (q_1,r)t_2...t_{k+1},

le support de (q_1,r) est disjoint du support des autres t_i, donc (q_1,r)t_2...t_{k+1}\neq s et \neq id.

si je ne me suis pas trompé il reste à voir le cas où le support des t_i forme une partition de {1,...,n} (ou trouver une autre façon de faire, moins fastidieuse )

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 20:18

ça ne change rien mais, il faut remplacer k+1 par 2k+1 à partout (pour dire que c'est impair)

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 20:25

Wow où tu vas chercher tout ça ?! Bon là j'avoue que j'ai du mal à te suivre, overdose d'algèbre sans doute, je crois que je vais m'arrêter là pour la soirée et que j'essaierai de comprendre demain matin.
En tout cas merci d'avoir passé du temps à taper ta réponse !

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 23-03-08 à 20:36

ok, je compte sur toi pour vérifier, je suis pas totalement confiant, bon et j'ai pas justifié tous les passages, c'est brouillon, donc si t'as des questions n'hésite pas.

Bon sinon je crois avoir résolu le cas où les supports forment une partition de {1,...,n}.
On verra tout ça demain.

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:24

OK, j'ai bien fait de reprendre ça aujourd'hui, je comprends mieux !
Oui, tout me semble bon, mais il y a une question que je me pose : pourquoi est-ce que tu poses p1<q1...<pk+1<qk+1 ? A t-on le droit déjà ? Et ça sert à quoi ? Je vois pas quand on s'en sert...

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:38

Et pour le cas n=2*(2k+1), tu fais comment ?
Si on écrit (quitte a renuméroter, je crois que je vois la réponse à mon post précédent du coup) :
s=(1,2)(3,4)...(n-1,n)
Alors (1,3)s(1,3)=(1,3)(1,2)(1,3)(3,4)(4,5)...(n-1,n)=(3,2)(3,4)(4,5)...(n-1,n), qui n'appartient pas à H. C'est ça ?

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:39

en fait c'est plutôt p_1<q_1<...<p_{2k+1}<q_{2k+1} (on a un nombre impair de transposition).

on a le droit, quand on a une transposition qui échange i et j (i<j) on peut la noter (i,j), on fait ça pour toutes les transpositions t_i et on peut écrire s comme le produit des t_i, et les t_i dans l'ordre que l'on veut dans ce produit car les supports respectifs des t_i sont disjoints.

En écrivant s sous cette forme avec la condition p_1<q_1<...<p_{2k+1}<q_{2k+1}, j'ai fixé l'ordre des t_i et son écriture est unique.

Bon après j'ai écris ça parce que je le visualisais mieux comme ça, mais sinon c'est pas utile pour valider la démo,
disons qu'on voit mieux comme ça que les p_i, q_i sont deux à deux distincts.

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:45

Oui d'accord pour pi<qi, mais tu dois quand même renuméroter, non, pour dire que par exemple q1<p2 ?Sinon regarde par exemple (1,3) et (2,4)

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:45

Citation :
Si on écrit (quitte a renuméroter, je crois que je vois la réponse à mon post précédent du coup) :
s=(1,2)(3,4)...(n-1,n)
Alors (1,3)s(1,3)=(1,3)(1,2)(1,3)(3,4)(4,5)...(n-1,n)=(3,2)(3,4)(4,5)...(n-1,n), qui n'appartient pas à H. C'est ça ?


oui c'est presque ça, le (1,3) qui est à droite de s commute avec presque toutes les transpositions, mais pas avec (1,2) (et attention il ne commute pas avec (1,3), donc dans un premier temps tu vas plutôt arriver à

(1,3)s(1,3)=(1,3)(1,2)(3,4)(1,3)(4,5)...(n-1,n)


mais c'est pas grave en calculant (1,3)(1,2)(3,4)(1,3)(4,5)...(n-1,n) tu devrais arriver à un élément qui n'est pas dans H au final (j'ai pas vérifié en fait j'avais pris (2,3) au lieu de (1,3) et (2,3)(1,2)(3,4)(2,3) donnait (1,3)(2,4), ça doit sûrement faire pareil avec (1,3)  )

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:46

Citation :
Oui d'accord pour pi<qi, mais tu dois quand même renuméroter, non, pour dire que par exemple q1<p2 ?Sinon regarde par exemple (1,3) et (2,4)



ah oui exact, j'avais pas fait gaffe, alors oui une renumérotation s'impose

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:49

Citation :
attention il ne commute pas avec (1,3)


avec (3,4) je voulais dire

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:51

ah oui, bien vu, (1,3) ne commute pas avec (3,4)... Au final j'ai donc (1,2)(3,4)(5,6)... ce qui est différent de s=(1,2)(3,4)(5,6) et donc c'est gagné...

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:52

(j'ai mis que le début des produits de transpo...)

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:53

houla j'ai fait n'importe quoi !
au final j'ai donc (1,4)(2,3)(5,6)... au lieu de s=(1,2)(3,4)(5,6)...

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:54

Seul bémol : est-on sûr que les seuls éléments d'ordre deux sont les produits de transpositions à supports disjoints ?

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 11:56

oui voilà, on conclut par unicité de la décomposition en cycles disjoints que la nouvelle permutaion est pas dans H.

J'ai pas regardé encore la suite de l'exo, j'espère que c'est un peu plus expéditif

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 12:00

La suite de l'exo me semble pas plus simple ; je suis allé jusqu'à la question 6, mais en trouvant des réponses sur internet des fois
En tout cas si tu galères je pourrai te faire suivre les réponses

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 12:00

Citation :
Seul bémol : est-on sûr que les seuls éléments d'ordre deux sont les produits de transpositions à supports disjoints ?


oui, toute permutation admet une décomposition en cycles à supports disjoints (unique à l'ordre près) (cf td1),
et l'ordre de cette permutation est le ppcm de l'ordre des cycles de sa décomposition (cf td1),

donc si l'un des cycles a un ordre strictement supérieur à 2, le ppcm sera strictement supérieur à 2,
si tous les cycles sont d'ordre 1, c'est l'identité qui est d'ordre 1.

Seule possibilité: tous les cycles de la décomposition sont des transpositions.

Posté par
fade2black
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 12:03

Bien vu ! Ben voilà, ça achève la bête ; tout ça pour montrer qu'une intersection de groupes est non triviale... Merci bien pour ton aide !

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 24-03-08 à 12:03

ok, bon de toute façon c'est pas noté, c'est surtout pour se faire jauger pour la rédaction, au CC je me suis fait statué en copie brouillon, faut améliorer ça

Posté par
littlefleabass
re : Sous groupe normaux de Sn 27-03-08 à 12:34

salut

j'ai compris le cas |H|=2 par contre j'ai du mal à voir le cas |H|=2, enfin je vais regarder ça plus en détail.

Pour ma part je bloque sur la question (3) (oui...on a pas le même niveau ^^ ) :
An est un sous groupe de Sn d'indice 2 mais comment montrer que c'est l'unique?

Merci beaucoup

Posté par
littlefleabass
re : Sous groupe normaux de Sn 27-03-08 à 13:10

Citation :
j'ai compris le cas |H|=2 par contre j'ai du mal à voir le cas |H|=2


vous m'aviez compris je voulais dire j'ai compris le cas |H|>2...

Pour la question (3) est ce que c'est bon si je fais:

Par l'absurde, supposons qu'il existe un autre sous groupe de Sn d'indice 2. Notons le K.
Alors,

- si AnK, alors la formule de l'indice donne:
[Sn:An]=[Sn:K][K:An] ce qui entraine que [K:An]=1 donc |K|=|An| donc K=An

- et on fait de même si KAn

ça m'a lair trop simple par rapport à la question d'avant en fait ^^

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 27-03-08 à 13:36

Citation :
vous m'aviez compris je voulais dire j'ai compris le cas |H|>2..


Bonjour, on est parti en raisonnant par contraposée, on suppose donc que H\cap A_n=\{id\}.

Donc H\setminus \{id\}\subset S_n\setminus A_n.

Pour tout \sigma\in H, \sigma\neq id, on a \epsilon(\sigma)=-1.
On en déduit facilement que tous les élements de H sauf id sont d'ordre 2.

On prend un autre \sigma'\in H, \sigma'\neq id, on a

\epsilon(\sigma \sigma')=\epsilon(\sigma)\epsilon(\sigma')=1,

donc \sigma \sigma'\in H\cap A_n =\{id\}, comme \sigma et \sigma' sont d'ordre 2, on en déduit qu'ils sont égaux.

Ceci nous permet de conclure que H a au plus deux éléments.


Pour la (3), j'ai fait autrement, mais ça peut peut-être marcher ta méthode,
tu as cependant oublié le cas où K\not \subset A_n et A_n \not \subset K (peut être que ce cas est couvert par la question précédente, à voir)

Posté par
littlefleabass
re : Sous groupe normaux de Sn 27-03-08 à 14:02

En raisonnant par contraposée tu veux montrer que HAn est trivial entraine que H est trivial non?
Pourtant tu arrives à la conclusion "H a au plus deux éléments".

Sinon merci d'avoir rédigé la démo, j'ai mieux compris, c'est juste la conclusion que je ne saisis pas bien.

Et c'est vrai que pour la (3) je suis passée un peu vite

dur ce dm, je sais même pas si je vais le rendre (je vais pas arriver à aller beaucoup plus loin à mon avis ...)

Posté par
littlefleabass
re : Sous groupe normaux de Sn 27-03-08 à 14:15

Sinon pour la (4), pour montrer que HAn, j'ai fait:

Soit 3 le 3 cycle contenu dans H. H étant un sous groupe normal de Sn,
Sn,3-1H
Or si on note 3=(i1,i2,i3), on a :
3-1= ((i1),(i2),(i3)).
Peut on en déduire que tous les éléments de H sont des 3-cycles?

Dans ce cas là on a bien HAn
(mais je suis vraiment pas sûre de moi^^).

Et pour montrer l'inclusion inverse je n'ai aucune idée.

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 27-03-08 à 14:16

oui c'est ce qu'on veut montrer pour un H normal dans S_n.

On sait maintenant que H a au plus deux éléments, il faut aboutir à H n'a qu'un élément: id
(c'est ce qu'on a fait quasiment tout ce fil ce week-end).

J'ai trouvé que les questions (3) jusqu'à (9) étaient plus accessibles que la (2), et on utilise plutôt des résultats du td1 que du cours.
Après c'est pas noté, mais au moins on a des commentaires sur notre rédaction, ils ont l'air très exigeant là-dessus

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 27-03-08 à 14:25

Pour ton post de 14:15,

tu peux trouver pour tout i une permutation \alpha telle que \alpha\sigma\alpha^{-1}=(1,2,i), et conclure du fait que H est normal dans S_n que A_n\subset H (les (1,2,i) générent A_n).

Après tu en déduis facilement que H=A_n ou H=S_n.

Posté par
littlefleabass
re : Sous groupe normaux de Sn 27-03-08 à 14:26

Merci beaucoup, je vais me mettre au point sur (2),(3),(4) aprés je verrai le reste ...

Posté par
romu
re : Sous groupe normaux de Sn 27-03-08 à 14:34

ok si tu trouves pour (9) et (11) n'hésite pas à nous en faire part: groupe alterné



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1675 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !