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Niveau Maths sup
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monoïde groupe, prouver 1 seule opération binaire interne invers

Posté par
HighSchool2005
21-11-06 à 15:38

Bonjour,

je suis en L2 math et j'ai quelques problèmes en arithmétique.
Comment prouve-t-on qu'un monoïde est muni d'une seule opération binaire interne ? Je dois prouver que certains ensembles sont des monoïdes mais il me manque ce point important dans ma démonstration. (Vous pouvez donner un exemple)
D'autre part, comment prouve-t-on que tout élément est inversible dans un groupe ?
A la question : Y a-t-il des éléments inversibles dans le groupe "bidule" ?
est-il suffisant de donner des exemples ?
En vous remerciant,
Emilie.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : monoïde groupe, prouver 1 seule opération binaire interne i 21-11-06 à 15:51

Bonjour Emilie, ton énoncé me semble faux:


ainsi 5$ \rm \mathbb{N} est un monoïde, mais outre l'addition, la nmultiplication est également une loi binaire interne.

Ou alors impose-t-on d'avoir le même élément neutre?
Mais même dans ce cas, l'application

5$ \rm \mathbb{N}\times \mathbb{N} -> \mathbb{N}
5$ \rm (x,y) -> 2x+2y

est encore interne et de même élément neutre, donc...



Pour ce qui est des groupes, l'inversibilité e tout élément est l'un des axiomes à vérifier, donc il n'y a rien à prouver.


Et la question : "Y a -t-il des éléments inversibles dans le groupe machin" est une lapalissade, par définition tout élément est inversible dans un groupe!

A moins que ton groupe soit muni d'une deuxième loi pour laquelle tous les éléments ne sont pas inversibles (par exemple , danslequel seuls 1 et -1 sont inversibles pour la multiplication), qauquel cas des exemples suffisent pour répondre à la question )



En espérant avoir été complet!



Tigweg

Posté par
Tigweg Correcteur
re : monoïde groupe, prouver 1 seule opération binaire interne i 21-11-06 à 15:52

Oups j'ai dit une bêtise, l'application 2x+2y n'a PAS d'élément neutre!!
Je reconsidère la question!

Posté par
HighSchool2005
je viens de comprendre 21-11-06 à 16:45

Bonjour Tigweg,

je viens de comprendre que le prof pause que le monoïde est muni d'une seule opération. Je n'ai pas besoin de prouver qu'elle est unique car en effet, c'est impossible. N possède au moins l'addition et la multiplication, par exemple.

Qu'en est-il de la question :
Y a-t-il des éléments inversibles dans le monoïde "bidule"?
J'ai bien compris que tous les éléments sont inversibles dans un groupe par définition. Mais pour un monoïde, je ne crois pas. Dois-je simplement donner des exemples prouvant que certains éléments sont inversibles uniquement dans des cas particuliers ?

Merci pour votre réponse on ne peut plus rapide !
Emilie.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : monoïde groupe, prouver 1 seule opération binaire interne i 21-11-06 à 16:52

Je t'en prie!

Je répondais simplement à ta question telle qu'elle était posée:

Citation :
: Y a-t-il des éléments inversibles dans le groupe "bidule" ?


A ta nouvelle question, je répondrais oui, il suffit de donner des cas pariculiers vu qu'en effet les éléments d'un monoïde ne sont pas forcément inversibles.
Il se peut aussi qu'à l'exception de l'élément neutre, aucun élément ne soit inversible, et dans ce cas une petite démonstration(sans exemples cette fois-ci, donc) peut être éclairante.





Tigweg

Posté par
Tigweg Correcteur
re : monoïde groupe, prouver 1 seule opération binaire interne i 21-11-06 à 17:00

Voici par ailleurs une autre loi faisant de un monoïde, et qui est différente de l'addition mais de même élément neutre, il s'agit de :

(n,m) -> n+m +nm.


On vérifie asez facilement qu'elle est associative (le fait qu'elle est interne est immédiat), et qu'un élément neutre éventuel vérifiera e+e+ee = e soit e(e+1)=0.

Dans , cela implique e=0.

Inversement, il est aisé e vérifier que 0 est bien élément neutre pour cette loi.


Tigweg

Posté par
Tigweg Correcteur
re : monoïde groupe, prouver 1 seule opération binaire interne i 21-11-06 à 17:00

de vérifier*

Posté par
HighSchool2005
encore une petite question sur le groupe Z modulo n 21-11-06 à 17:19

Merci beaucoup de m'éclairer !

Démontrer que (Z5*, x) ensemble des entiers relatifs modulo n sans 0 muni de l'opération de multiplication est un groupe.

J'ai prouvé qu'il était associatif et que l'élément neutre est 1 = [1] (classe de 1)
mais je ne crois pas qu'il y ait des inverses pour tous les nombres (à part pour 1 et -1).
Je comprends qu'on ait enlevé 0 car on ne peut pas diviser par 0 donc 0 n'a pas d'inverse. Mais, l'inverse de 2 et 1/2 et 1/2 n'appartient pas à Z5*, je crois.

Emilie

Posté par
Tigweg Correcteur
re : monoïde groupe, prouver 1 seule opération binaire interne i 21-11-06 à 17:31

Je t'en prie!


En fait il ne faut pas se laisser avoir par les réflexes qu'on a dans IR, les groupes \mathbb{Z}/n \mathbb{Z} sont résolument d'une autre nature!

Tu peux, de manière élémentaire, calculer les produits 2.k où k décrit \mathbb{Z}/5\mathbb{Z}.

A quelle condition 2 sera-t-il alors inversible?

Posté par
HighSchool2005
0 n'appartient pas à Z5 21-11-06 à 17:49

Oui, j'ai trop tendance à me rapporter à R et à mes habitudes, ce à quoi je suis familière...

En fait, retirer 0 = [0] permet d'avoir : [2] x [3] = [6]
donc l'inverse de 2 est 3.
Car [1], [6], [11],... sont éléments neutres de Z5* et sont tous égaux.

Est-ce bien ça ?
Emilie.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : monoïde groupe, prouver 1 seule opération binaire interne i 21-11-06 à 17:55

C'est presque ça!

En fait [1],[6],[11], etc... sont égaux, et désignent tous la classe de 1 modulo 5.

Un monoïde ne peut pas avoir plus d'un élément neutre!
Sinon c'est parfait!


Tigweg



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