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Niveau Licence Maths 1e ann
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Le groupe (Q,+) est-il monogène ?

Posté par
Mathsterminal
20-04-15 à 16:43

Alors voila je suis bloqué à un exo que je n'arrive pas à résoudre: Le groupe (Q,+) est-il monogène ?

Donc j'ai bien compris que pour qu'un groupe monogène est un groupe contenant un élément "a" tel que, pour tout élément x du groupe, il existe un entier n vérifiant x = a^n.
Cependant je n'arrive pas à le prouver par écrit. Je sais que c'est impossible car aucun élément de Q ne peut engendré un autre élément de Q à l'aide de ceci : x = a^n.

Pouvez m'aidez à le prouver svp !

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 16:48

D'abord, il s'agit de \Q muni de l'addition. Donc monogène voudrait dire qu'il existe un rationnel a tel que pour tout rationnel b il existe un entier n\in \Z tel que b=na.

Posté par
Quentin-974
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 17:01

Bonsoir, Robot a été trop rapide pour moi. Je t'aurais proposé de regarder le carré d'un potentiel générateur, mais je vous laisse continuer.

Bonne soirée

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 17:16

Citation :
le carré d'un potentiel générateur

Bizarre

Posté par
Quentin-974
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 17:20

Laissons  Mathsterminal résoudre l'exercice, et j'expliquerai après ce à quoi je pensais.

Posté par
Mathsterminal
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 17:21

Donc si je comprend bien cette définition: un groupe monogène est un groupe contenant un élément "a" tel que, pour tout élément x du groupe, il existe un entier n vérifiant x = a^n, ne s'applique pas au groupe muni de l'addition ?

Et je devrais plutot utiliser ta relation qui est : un rationnel a tel que pour tout rationnel b il existe un entier n appatenant à Z tel que b=na.

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 17:28

Citation :
un groupe monogène est un groupe contenant un élément "a" tel que, pour tout élément x du groupe, il existe un entier n vérifiant x = a^n

Cette définition s'applique à un groupe où la loi de composition interne est notée multiplicativement.
Ici on considère le groupe additif de \Q, avec la loi de composition interne qui est +. ce que j'ai écrit est donc juste la traduction de la définition en notation additive.

En fait, la définition la plus propre est de dire qu'un groupe G est monogène s'il existe a\in G tel que le plus petit sous-groupe de G contenant a soit G.

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 17:31

a*a*a*a se note a^4 si * est la multiplication, et 4a si * est l'addition.

Posté par
Mathsterminal
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 17:42

Merci je comprend mieux.


Donc si on prend a = p/q
b=n (p/q)
donc n= b/(p/q)

Puisque n =(bq/p) qui n'appartient pas à l'ensemble Z.
Absurde.
Donc (Q,+) n'est pas monogène.

Mon raisonnement est bon ou j'ai fait n'importe quoi ? :/

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 17:52

Citation :
Puisque n =(bq/p) qui n'appartient pas à l'ensemble Z.


Ceci n'est pas un argument valable : il se peut que bq/p soit entier !

Un argument valable serait du type suivant : étant donné un candidat générateur a, trouver un b (dépendant de a) pour lequel on est sûr que b/a n'est pas entier. (Pas très difficile à trouver.)

Posté par
Mathsterminal
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 18:06

Pour un b différent de a.

Je vois pas comment avancer ...

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 18:25

Vraiment, tu ne peux pas imaginer UN rationnel b (dépendant de a) tel que b/a ne soit pas entier ? Allons donc !

Posté par
Mathsterminal
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 18:51

b = p/2q ?

Donc si on recommence le raisonnement.
on prend a = p/q et b= p/2q

b= na
p/2q=n (p/q)
donc n= 1/2

Puisque n =1/2 n'appartient pas à l'ensemble Z.
Absurde.
Donc (Q,+) n'est pas monogène.

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 18:54

Oui, on peut bien prendre b=a/2.

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 18:55

Maintenant je suis curieux de savoir à quoi Quentin pensait.

Posté par
Mathsterminal
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 18:57

Finalement c'était pas si compliquée.. dsl d'avoir beugué pour si peu. Et merci bcp de m'avoir mis sur les bonnes pistes !

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 18:59

Avec plaisir.

Posté par
Francchoix
Réponse 20-04-15 à 19:18

posons b=\frac{a}{a+1}; b=na<=>\frac{a}{a+1}=na<=>na^2+na=a<=>n=\frac{a}{a^2+a}<=>n=\frac{1}{a+1}, ce qui est valable pour a=0!

Posté par
Quentin-974
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 19:26

Ok...Ce à quoi je pensais est plus compliqué.

Supposons par l'absurde que le groupe (,+) soit monogène. Alors il existe un générateur \frac{p}{q}, avec p\in\mathbb{Z}^*, q\in\mathbb{N}^*, tel que p\wedge q=1 (0 n'est pas générateur). Comme on a supposé (,+) monogène, il existe un entier naturel n tel que \frac{p^2}{q^2}=n\frac{p}{q} . Le générateur considéré n'est pas nul, donc par simplification, on obtient p=nq, et ainsi q divise p. De plus, p\wedge q=1, et comme q divise p, alors q=1. (Justification rapide de ce résultat : q divise p et q divise q, donc  q divise p\wedge q, qui vaut 1, et q est positif, donc q=1)
Finalement, \frac{p}{q}=p, donc p est générateur ;  ceci est absurde : \frac{1}{2} ne peut pas s'écrire de la forme np, où n est un entier naturel.

On a donc montré que (,+) n'est pas monogène.

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 19:26

Mais pas pour a=-1 !
Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué ?

Posté par
Robot
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 19:33

Ci-dessus, je répondais à Francchoix. Pour Quentin, tu passes du temps pour rien, puisque finalement seul compte l'argument que 1/2 n'est pas entier.

Posté par
Quentin-974
re : Le groupe (Q,+) est-il monogène ? 20-04-15 à 19:35

Oui, c'est l'un de mes défauts de chercher souvent compliqué et je n'arrive pas à m'en défaire.



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