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Groupe cyclique

Posté par
vicinet
23-12-18 à 12:57

Bonjour,
Toujours dans les groupes, voici une nouvelle question où la par contre je suis complètement perdu. Peut-être des notions que je ne maitrise absolument pas.

On se place dans (C*,x). Dans ce qui suit p désigne un nombre premier.

Démontrer brièvement que l'ensemble U_p^l = { z appartenant à C* z^p^l = 1 } des racines p¨l-ième de l'unité est un sous-groupe cyclique de U.

Alors je pense bien qu'il faut se servir que p est premier, mais je n'arrive pas à le démontrer proprement.

merci d'avance,

Posté par
Poncargues
re : Groupe cyclique 23-12-18 à 12:59

Non, ca n'utilise pas le fait que p soit premier. L'ensemble des racines n-iemes de l'unité dans C forment un groupe cyclique.

Posté par
vicinet
re : Groupe cyclique 23-12-18 à 13:03

Donc on le sait car cet ensemble est déjà d'ordre p^l et que tous les éléments sont distincts et premiers entre eux ?

Posté par
Poncargues
re : Groupe cyclique 23-12-18 à 13:07

Qu'appelles tu premier entre eux ici?
Tout depend d'où tu pars pour le reste, le fait que l'ensemble des racines n-iemes de l'unité complexes forment un groupe est evident, le fait qu'il y en ait n vient du theoreme de d'alembert gauss et du calcul de la dérivée de X^n-1. Le fait qu'il soit cyclique provient soit d'un résultat general d'algèbre facile (tout sous groupe fini des unités d'un corps est cyclique) soit des propriétés de l'exponentielle (exp(2ik pi/n))=1 ssi k est divisble par n).

Posté par
vicinet
re : Groupe cyclique 23-12-18 à 19:46

J'ai travaillé cet aprèm sur ce que tu m'as dit mais :

Le fait que les racines n-ièmes de est un groupe se montre en passant par la forme exponentielle de ce dernier ?

Par contre je n'ai pas compris quand tu parles du théorème de d'Alembert Gauss le rapport et la dérivée ?

Posté par
verdurin
re : Groupe cyclique 23-12-18 à 20:00

Bonsoir,
les racines n-ième de l'unité sont les nombres \exp(\frac{2\,\mathbf{i}\,k\pi}{n})\quad k\in\Z.
C'est assez facile à vérifier.

Et on montre sans trop de difficultés que U_n est isomorphe à \Z/n\Z qui est notoirement un groupe cyclique.

Posté par
vicinet
re : Groupe cyclique 23-12-18 à 20:04

Bonsoir,

Okay pour le premier, mais comment trouves-tu sans difficulté qu'ils sont isomorphes ? Tu passes par le 1er théorème d'isomorphisme ?

Posté par
Poncargues
re : Groupe cyclique 23-12-18 à 20:34

Non, tu n'as pas besoin de passer par la forme exponentielle pour montrer que les racines n-ieme de l'unité dans C forment un groupe, si a et b sont deux racines n-ieme de l'unité alors (ab)^n=a^nb^n=1 et (a^{-1})^n=1/a^n=1.
Le théorème de d'alembert t'assure que le polynome T^n-1 a n racines comptées avec multiplicités, comme la dérivée de T^n-1 est nT^{n-1} qui n'a visiblement que 0 comme racine, on en déduit que les racines de T^n-1 sont simples, et donc il y a exactement n-racines n-ièmes de l'unité distinctes.

Pour la cyclicité, relire ce que j'ai dit, soit tu connais les propriétés de l'exponentielles, et alors en notant \zeta=e^{2ik\pi/n} on voit que toute racine n-ième s'écrit \zeta^\ell pour un certain l. Le groupe est donc cyclique.

Soit tu démontres le petit lemme que j'ai mentionné dans mon premier message.

Citation :
tout sous groupe fini des unités d'un corps est cyclique

Posté par
vicinet
re : Groupe cyclique 23-12-18 à 20:49

D'accord, merci beaucoup de ta réponse, je me lance dans ce que tu as dit !

Posté par
Poncargues
re : Groupe cyclique 23-12-18 à 21:03

Si tu connais les propriété de l'exponentielle tu peux aussi bien sur utiliser ce qu'a dit verdurin.
Tu as une application \mathbb{Z} \to \mu_n (je note mu_n le groupe des racines n-ieme de l'unité, c'est une notation plus standard) donnée par \ell \mapsto \zeta^\ell et dont le noyau est n\mathbb{Z}

Posté par
vicinet
re : Groupe cyclique 23-12-18 à 21:29

Okay, ça ça commence à être clair ! Merci



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