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Modules libres et de type fini

Posté par
fade2black
10-01-09 à 12:14

Bonjour,

j'ai vu sur Internet qu'un module de type fini n'était pas forcément libre. Pourtant, un module de type fini étant engendré par un nombre fini d'éléments, je ne comprend pas pourquoi il ne serait pas isomorphe à A^n... Si quelqu'un pouvait me convaincre que ce n'est pas vrai

Et sinon, est-ce que quand on a un module libre qui possède une base finie, on peut dire que le module est de type fini ? Là j'en suis quasiment sûr, mais sait-on jamais...

Merci de vos réponses !

Posté par
romu
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 13:20

Salut,

si tu arrives à trouver un anneau A qui admet un idéal I engendré par un nombre fini d'éléments non nuls a_1,...,a_n (n>1) alors c'est gagné,
car I est un A-module de type fini (les a_i sont des générateurs de I) et les a_i sont liés (car n>1).
J'ai pas de tels exemples en tête mais ça doit se trouver.

Posté par
romu
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 13:22

Citation :
Et sinon, est-ce que quand on a un module libre qui possède une base finie, on peut dire que le module est de type fini ?


oui, une base c'est, comme pour les espaces vectoriels, défini comme une partie libre et génératrice.
En particulier, si cette base est finie, c'est clair que le module est engendré par un nombre fini d'éléments.

Posté par
romu
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 13:54

Bon en fait il y a encore plus simple, il suffit de considérer un groupe abélien fini comme un \mathbb{Z}-module.

Posté par
fade2black
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 14:01

Salut,

et merci pour ta réponse. Mais pourquoi les ai sont liés ?

Posté par
romu
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 14:10

par exemple pour n=2, il suffit trouver une relation de dépendance linéaire entre a_1 et a_2, par exemple on a a_2a_1-a_1a_2=0

Posté par
fade2black
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 14:23

Ah d'accord ; mais il est évident qu'on peut toujours trouver une telle relation ?

Posté par
romu
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 14:48

comment ça?

Posté par
fade2black
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 15:34

Dans ton post de 13h20, t uécris "les a_i sont liés". Tu m'as donné un exemple de relation qui liait les a_i pour n=2. Mais comment peux-tu être sûr qu'il existe une telle relation pour tout n, autrement dit que pour tout n, les a_i sont liés ?

Et tant que j'y suis, j'ai une autre question à l'air inoffesnive mais que je n'arrive pas à résoudre. J'essaye de montrer que si G est un groupe abélien de type fini et qu'il n'a pas d'élément d'ordre fini, alors G est libre comme -module. J'ai donc considéré un ensemble {x_1,..,x_n} de générateurs de G ; il me faut montrer que cette famille est libre. M^me epour n=2, je n'arrive pas à montrer que si x1 et x2 sont d'ordre infini et qu'on a a*x1+b*x2=0, alors a=b=0 ! C'est frustrant !

Merci de me donner un coup de main

Posté par
romu
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 15:44

sauf erreur, le cas n=2 suffit pour montrer le cas n quelconque:

a_2.a_1-a_1.a_2+0.a_3+...+0.a_n=0.

Je regarde pour la suite.

Posté par
fade2black
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 15:45

Oui tu as raison, ça marche !

Posté par
Rodrigo
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 16:29

Bonjour a vous 2,
Bon pour un exemple de module de type fini non libre , y a par exemple Z/nZ, qui est de torsion donc non libre et engendré par 1.

Un module qui possède ne base finie est évidement de type fini.

Pour ton resultat sur les groupes qui sont libres a condition d'etre sans torsion, c'est vrai mais non trivial a prouver, cela resukte du theorème de structure des modules de types finis sur un anneau principal.

Posté par
romu
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 17:01

Salut Rodrigo,

c'est vrai qu'avec ce théorème c'est expéditif (une version est donnée ici: page 141, corollaire 8.2.4 ).

J'ai trouvé une autre démo ne faisant pas appel à ce gros théorème dans le Lang (théorème 1.8.4),
mais qui utilise tout de même le fait que si A est principal, et M un module libre sur A, alors tout sous-module de M est libre.

Posté par
Rodrigo
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 17:03

Ben le lemme auquel tu fait reference est quand meme l'ingredient principal du theoreme en question puisqu'il permet de le demontrer par reccurence. Et il n'est pas trivial non plus!!

Posté par
fade2black
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 17:04

Merci Rodrigo.

Je ne vois pas de page 141 dans le poly dont tu parles Romu ^^

Posté par
fade2black
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 17:11

Vous parlez du théorème qui dit qu'un module est égal à la somme directe de son sous module de torsion et d'un module libre ? Dans notre exo, on dirait que comme tous les éléments sont d'ordre infini, notre groupe est sans torsion, et donc libre ?

Posté par
romu
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 17:12

désolé, je me suis gouré de lien :embarras,
c'est celui-là

Rodrigo >> ah ok, en cours pour démontrer le théorème de structures de modules on avait passé pas mal de temps et la démo était noyée dans une série de lemmes et cie, j'avoue ne pas l'avoir encore digéré

Posté par
romu
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 17:15

f2b>> oui c'est ça, sinon on pourrait trouver un élément d'ordre fini (un élément de torsion différent du neutre).

Posté par
fade2black
re : Modules libres et de type fini 10-01-09 à 17:18

Ok, c'est bon, j'ai ce corollaire dans mon cours ; je pensais qu'on aurait pas besoin d'utiliser un résultat si important et qu'on pourrait y arriver en bidouillant un peu.
Problème résolu, merci



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