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Groupe et sous groupe

Posté par
serge75
26-11-09 à 21:58

Bonjour, je commence à peine à étudier les groupes, sous groupes... et comme mon cours est très très formel j'essaye de me faire de petits exemples personnels pour éclairer tout ceci, je souhaite vous en montrer un:

Soit G l'ensemble défini par G = {-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5}.

Je munie G de l'opération d'addition, ce qui me fait (G,+). Je peux dire que (G,+) est un groupe car l'opération est associative, tout élément admet un inverse et l'ensemble possède un élément neutre, ici 0 , êtes vous d'accord avec ceci?
Je peux également dire que (G,x) est un groupe avec le même type de raisonnement, êtes vous tjs d'accord?

Maintenant Soit H = 2G l'ensemble des multiples de 2 du groupe G, H={-4,-2,0,2,4}.

H est il un sous groupe de G? Je répondrais non car pour cela il faudrait que pour 2 éléments de H, le produit d'un élément x et de son inverse donne 1 ou que le produit de 2 éléments quelconques de H appartient à H, ce qui est faux car -2*4 fait -8 et ça n'appartient pas à H, êtes vous d'accord?

Donc si je prends le groupe des entiers relatifs et le sous groupe 2 des multiples de 2, pourquoi dit on que c'est un sous groupe de alors que le produit  d'un élément et de son inverse ne donne jamais 1 et que 1 n'appartient pas à 2?

Merci

Posté par
reponse42
re : Groupe et sous groupe 26-11-09 à 22:24

Un groupe est un ensemble muni d'une opération interne. Donc ton groupe G est muni de la loi + mais comme son nom l'indique, une loi interne associe à 2 éléments du groupe un autre élément du groupe, or par exemple, -5+(-4)=-9 n'appartient pas à G donc (G,+) n'est pas un groupe.
Pour les mêmes raisons, (G,) n'est pas un groupe.
H n'est donc pas un sous-groupe, puisque G n'est pas un groupe !

(,+) est un groupe et (2,+) est un de ses sous-groupes et donc le neutre est 0 et tout se passe bien.
Par contre, (,) n'est pas un groupe. En effet, seul 1 et -1 sont symétrisables et pour être un groupe, il faut que tous les élements soient symétrisables.

Un très bon livre sur la théorie des groupes : Josette Calais - Elements de théorie des groupes

Posté par
serge75
re : Groupe et sous groupe 26-11-09 à 22:28

salut reponse42, c'est curieux car dans mon livre il n'est pas du tout dit que dans la définition de groupe, l'opération sur 2 éléments de G appartient forcément à G, il est juste dit :

assosiative pour l'opération, élément neutre et tout élément possède un inverse.

Qu'entends tu par dans (Z,x) 1 et -1 sont symétrisables?

Ensuite je ne comprends pas dans le groupe 2Z, 1 n'appartient pas à 2Z étant donné que c'est l'ensemble des nombres pairs donc comment 2Z pourrait etre un sous groupe de Z?

Posté par
olive_68
re : Groupe et sous groupe 27-11-09 à 00:16

Salut vous deux

En vrai il y a souvent QUATRES choses à vérifier pour montrer que 3$(G,*) est un groupe :

        3$\fbox{\bullet}  3$* est associative.
        3$\fbox{\bullet}  3$G a un élément neutre.
        3$\fbox{\bullet}  Tout élément de 3$G est symétrisable par rapport à 3$*

Et celle qu'on oublie le plus souvent :

        3$\fbox{\bullet}  La loi 3$* est interne.

Que la loi soit interne revient à dire que la composée par 3$* de deux éléments de ton groupe est un élément de ton groupe.
C'est ce que reponse42 t'expliquait, j'espère que tu as déjà compris ça



Ensuite, 3$1 et 3$-1 sont les seuls éléments de l'ensemble des entiers relatifs à être symétrisable par rapport à 3$\times :

          En effet, soit 3$x un élément d'un groupe 3$(H,\times) :
          Comme 3$H est un groupe alors chaqu'un de ses éléments admet un opposé par rapport à 3$\times.
          L'opposé de 3$x est 3$\fr{1}{x} et on le note 3$x^{-1}.

Or tu remarques que par exemple 3$2 n'as pas de symétrique dans 3$(\mathbb{Z},\times) puisque sont inverse pour 3$\times est 3$\fr{1}{2} or 3$\fr{1}{2}\notin \mathbb{Z} et c'est comme ça pour tout les éléments sauf 3$1 et 3$-1.

Le symétrique de 3$x est toujours choisi de sorte que 3$x*x^{-1}=e
(D'ailleurs ce symétrique est unique, tu peux essayer de le prouver par l'absurde ^^)


Voilà Voilà j'espère que ça t'aide un peu ce que je t'ai raconté

Posté par
olive_68
re : Groupe et sous groupe 27-11-09 à 00:31

Ah j'avais pas vu ta dernière phrase,

On a le groupe 3$(\mathbb{Z},+) et on veut montrer que 3$(2\mathbb{Z},+) en est un sous groupe.

Tu dois vérifier quatres choses pour montrer que une partie 3$H\subset G est un sous-groupe du groupe 3$(G,*) :

Citation :
             3$\fbox{\bullet}   L'élément neutre 3$e de 3$G est l'élément neutre de 3$H.
             3$\fbox{\bullet}   Si 3$x\in H alors l'inverse de 3$x appartient aussi à 3$H.
             3$\fbox{\bullet}   Si 3$x et 3$y appartiennent à 3$H, alors 3$x*y appartient à 3$H
             3$\fbox{\bullet}   Que 3$* est interne.



1. Ici, zéro est l'élément neutre de notre groupe puisque pour tout élément 3$x\in\bb{Z} on a 3$x+0=0+x=x.
Ca tombe bien, 3$0\in 2\bb{Z}.

Etc.. je te laisse terminer de vérifier que 3$(2\mathbb{Z},+) est bien un sous groupe de 3$(\mathbb{Z},+).

(Attention : le symétrique d'un élément x par rapport à + est l'élément -x)


Posté par
serge75
re : Groupe et sous groupe 27-11-09 à 22:36

Salut olive et merci, donc comme tu l'as dit, 0 est l'élément neutre de de Z et 2Z, ça c'est ok.

Soit x appartient à 2Z, -x appartient également à 2Z c'est une évidence vu que Z est l'ensemble des entiers relatifs.
Soient (x,y) appartenant à 2Z, alors x+y appartient à 2Z, en effet la somme de 2 nombres pairs donne un nombre pair.
Tout opération de x et y appartient à 2Z car 2Z est infini et que la encore la somme de 2 entiers pairs donne un entier pair, donc 2Z est un groupe .

Posté par
olive_68
re : Groupe et sous groupe 27-11-09 à 22:41

Oui c'est ça à peu près ça

Posté par
serge75
re : Groupe et sous groupe 27-11-09 à 22:45

merci pour ton aide olive c'est sympa, à tout hasard si tu t'y connais en groupe j'ai posté un petit message sur les groupe quotients, ton avis m'interesserait mais si tu n'as pas le temps ya pas de soucis j'attendrais une réponse no problem.

Posté par
olive_68
re : Groupe et sous groupe 27-11-09 à 22:46

Je t'en prie

J'y ais déjà jeté un coup d'oeil mais je n'ai pas vraiment vu les groupes quotients donc je ne saurais pas t'aider désolé ..

Posté par
serge75
re : Groupe et sous groupe 27-11-09 à 22:50

pas de prob merci

Posté par
olive_68
re : Groupe et sous groupe 27-11-09 à 22:51



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