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Niveau Licence Maths 1e ann
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Denombrement

Posté par
toureissa
29-06-18 à 10:21

Bonjour,

Je suis bloqué  sur les deux derniers  questions.

Soit  E un ensemble  fini de cardinal n.

1.Combien y a-t-il de lois de compositions  internes  sur E ?

2.  Combien y a-t-il de lois de compositions  internes commutatives  sur E ?

3. Combien y a-t-il de lois de compositions  internes  sur E possédant  un élément  neutre  ?


1. On appelle  loi de composition interne  sur E toute applications de E*E dans E.  Donc chercher le nombre  de lois de compositions internes sur  E revient à  chercher  le nombre d'applications de  E*E dans E qui d'après  le cours vaut n^{(n^2)}

Posté par
jsvdb
re : Denombrement 29-06-18 à 12:35

Bonjour toureissa.

toureissa @ 29-06-2018 à 10:21

chercher le nombre  de lois de compositions internes sur  E revient à  chercher  le nombre d'applications de  E*E dans E qui d'après  le cours vaut n^{(n^2)}

Pourquoi se réfugier dans un résultat du cours et ne pas essayer de le retrouver soi-même.

L'ensemble des applications E \times E \rightarrow E est noté E^{E\times E} = E^{(E^2)}.
On peut alors passer en terme de cardinal et dire que Card(E^{E^2}) = Card(E)^{Card(E^2)}= Card(E)^{Card(E)^2}=n^{(n^2)}.

Maintenant, on cherche le nombre de loi de compositions qui sont commutatives. C'est-à-dire que l'image d'un couple (a;b) est la même que celle du couple (b;a).

Pour s'aider, on va mettre une relation d'ordre sur E. Soit \leq celle-ci.
On considère alors la partie P de E^2 suivante : P = \{(a;b) \in E^2~/~a\leq b\} et on cherche toutes les lois internes sur E dont on connaît la restriction à P.
En effet, dès que la loi est connue sur P, on l'étend par symétrie à E tout entier.

Or Card(P) = \dfrac{n(n+1)}{2} donc, le nombre de lois internes commutatives sur E est n^{Card(P)}.

Posté par
toureissa
re : Denombrement 29-06-18 à 13:15

Oui j'ai compris  le cardinal  de P est donné  par \Gamma _{2}^{n}.

Pour le nombre de lci qui possède  un neutre.

Il y'a  2*n couples possibles  avec le neutre 2 à 2 même  image.  Donc il y'a n^{(n^2-n)}  lci possédant  un neutre sur E. ?

Posté par
carpediem
re : Denombrement 29-06-18 à 13:39

salut

je ne voit pas l'intérêt de parler de relation d'ordre ....
je pense que tu veux plutôt dire numéroter les éléments de E

si + est une loi interne sur E alors se définir + c'est se donner l'image de a + b pour tout couple (a, b) de E x E

il y a donc n^2 lois internes


si cette loi est commutative alors a + b = b + a

si on visualise un tableau n x n donnant a + b on "voit" bien qu'il nous suffit de la moitié de ce tableau lorsqu'on le coupe suivant une diagonale ...


avec un neutre il faut savoir si la loi est commutative ou pas

si e est neutre à  gauche alors on a e + a = a pour tout a
mais a + e peut être quelconque ...

Posté par
Camélia Correcteur
re : Denombrement 29-06-18 à 15:07

Bonjour

Je me mêle de ce qui ne me regarde pas… Il me semble que c'est admis qu'un élément neutre l'est des deux côtés, même si la loi n'est pas commutative. On précise s'il s'agit d'un élément neutre d'un seul côté.

Posté par
jsvdb
re : Denombrement 29-06-18 à 15:16

erratum : il y a en général, sans précision sur la nature de la loi, n^{(n^2)} lois internes possibles.
En effet, à chacun des n^2 couples de E \times E tu as le choix de n valeurs possibles.

Pour le "on voit" de la loi commutative, j'ai formalisé, c'est tout. Mais numéroter les éléments est équivalent à les placer selon un certain ordre, celui de leur indice, par exemple.

Bref, d'une manière générale, compter le nombre de lois internes qui vérifient tels et/ou tels critère(s) revient à calculer le nombre p de couples de E x E à qui on va donner une valeur. Les autres se déduisant des critères que l'on a choisit.

Le nombres de loi vérifiant le critère étant alors n^p.

______________________________________________
Au sujet de la présence du neutre.

Quand on ne précise pas, l'expression "la loi interne possède un élément neutre" signifie a + e = e + a = a.
Avoir un neutre à gauche et un neutre à droite est équivalent à avoir un neutre tout court (il suffit pour le voir de confronter les deux neutres : eg = eg + ed = ed)
Mais effectivement, on peut avoir un neutre à gauche seul (et dans ce cas pas à droite sous peine d'être le même) ou un neutre à droite seul (et pas à gauche sous peine d'être le même)

Si la loi n'est pas commutative alors la présence du neutre fait qu'on se dispense d'attribuer des valeur à n-1 couples de la forme (x;e) pour x balayant E sauf e et pour les couples (e;x) pour x balayant E, il ne prennent qu'une valeur possible.
Du coup, il reste à attribuer n choix de valeurs aux n^2 - 2n+1 couples restants.
Du coup on a n^{(n-1)^2} loi internes possibles.

Et donc si la loi est commutative, cf la question 2 avec un ensemble E' ne contenant que n-1 éléments. On aura alors Card(P) = \dfrac{n(n-1)}{2} et de nouveau, le nombre de lois internes commutatives sur E et possédant un neutre est n^{Card(P)}.

Posté par
Jezebeth
re : Denombrement 29-06-18 à 15:26

Bonjour jsvdb

Vous oubliez de compter les possibilités de choix dudit neutre.

Posté par
jsvdb
re : Denombrement 29-06-18 à 16:12

Bonjour Jezebeth.
Très juste.
Il y a n choix du neutre. Donc il suffit d'ajouter 1 aux exposants.

Posté par
toureissa
re : Denombrement 29-06-18 à 19:54

Je vous remercie  beaucoup  j'ai bien compris !



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