Problèmes de Mathématiques

Mathematics, Algebraic Structures · exam

Voir tous les documents en mathématiques

Problèmes de Mathématiques

Deux structures algébriques

Énoncé

Deux structures algébriques

Le problème est constitué de deux parties indépendantes.

Partie 1

Soit (E, ≤) un ensemble ordonné, muni d’une loi de composition ∗ telle que :

∀ x, a, b ∈ E,

(cid:26) (x ≤ a et x ≤ b) ⇒ x ≤ a ∗ b

a ∗ b ≤ a et a ∗ b ≤ b

1. Montrer que la loi ∗ est commutative, associative, et que : ∀ a ∈ E, a ∗ a = a.

2. Montrer qu’un élément a est neutre pour ∗ si et seulement s’il est maximum pour ≤.

3. (E, ∗) peut-il être un groupe ?

4. Dans le cas général, si le neutre de E existe, quels sont les éléments inversibles de E ?

5. Donner un exemple de la situation décrite dans l’énoncé :

(a) ou max(E) existe et ou E n’est pas réduit à un singleton.

Publicité

(b) où max(E) n’existe pas.

Partie 2

Soit E un ensemble non vide muni d’une loi T vérifiant :

∀ a, b, c ∈ E,

a T a = b T b

(a T c) T (b T c) = a T b

a T (a T b) = b

(1)

(2)

(3)

Pour simplifier l’écriture, on notera e l’élément de E défini par : ∀ a ∈ E, a T a = e.

On définit ensuite une loi ∗ en posant : ∀ a, b ∈ E, a ∗ b = a T (e T b).

1. Montrer que e est neutre pour la loi ∗.

Publicité

2. Montrer que tout élément a de E possède un symétrique a0 pour la loi ∗.

3. Montrer successivment que, pour tous a, b, c de E :

(a) (a T b)0 = b T a

(b) a T (b T c) = (a T b) T c0

(c) (a T b) T c = a T (b T c0)

(d) (a T b)0 = a0 T b0

(e) a ∗ b = a T b0.

4. En déduire que la loi ∗ est associative et commutative. Conclusion ?

c(cid:13)EduKlub S.A.

Page 1

Tous droits de l’auteur des œuvres réservés. Sauf autorisation, la reproduction ainsi que toute utilisation des œuvres autre que la consultation

individuelle et privée sont interdites.

www.klubprepa.net

Jean-Michel Ferrard

Problèmes de Mathématiques

Deux structures algébriques

Publicité

Énoncé

5. Montrer que, dans ZZ ou IR, on définit ainsi l’addition à partir de la soustraction !

6. On remplace la condition (3) par (a T (b2 T b)) T b = a :

(a) Montrer que (E, ∗) est un groupe.

(b) En choisissant pour E l’ensemble des permutations d’un ensemble X et en définissant

la loi T par f T g = f ◦ g−1, montrer que (E, ∗) peut ne pas être abélien.

7. On remplace la condition (3) par a T b2 = a.

(a) Montrer que (E, ∗) est un groupe, non nécessairement abélien (exemple ?).

(b) Si on remplace de plus (2) par (a T b) T (a T c) = c T b, montrer que (E, ∗) est abélien.

c(cid:13)EduKlub S.A.

Page 2

Tous droits de l’auteur des œuvres réservés. Sauf autorisation, la reproduction ainsi que toute utilisation des œuvres autre que la consultation

individuelle et privée sont interdites.

www.klubprepa.net

Jean-Michel Ferrard