Séminaire Dubreil. Algèbre et théorie des nombres G ÉRARD L ALLEMENT Homomorphismes d’un demi-groupe sur un demigroupe complètement 0-simple Séminaire Dubreil. Algèbre et théorie des nombres, tome 17, no 2 (1963-1964), exp. no 14, p. 1-26. <http://www.numdam.org/item?id=SD_1963-1964__17_2_A3_0> © Séminaire Dubreil. Algèbre et théorie des nombres (Secrétariat mathématique, Paris), 1963-1964, tous droits réservés. L’accès aux archives de la collection « Séminaire Dubreil. Algèbre et théorie des nombres » implique l’accord avec les conditions générales d’utilisation (http://www.numdam.org/legal.php). Toute utilisation commerciale ou impression systématique est constitutive d’une infraction pénale. Toute copie ou impression de ce fichier doit contenir la présente mention de copyright. Article numérisé dans le cadre du programme Numérisation de documents anciens mathématiques http://www.numdam.org/ 14-01 Séminaire DUBREIL-PISOT nombres) (Algèbre année, 1963/64, ~ 14 et Théorie des 16 17e mar s 1964 HOMOMORPHISMES D’UN DEMI-GROUPE SUR UN DEMI-GROUPE O-SIMPLE Gérard LALLEMENT par ~* COMPLÈTEMENT Introduction. Les avec mal) théorie des demi-groupes, la détermination par SU0160KEVI de la structure du noyau (idéal bilatère minid’un demi-groupe fini (voir [2]~ Appendice A~ p. 207). A la suite des travaux demi-groupes complètement simples [15]’ de REES tement et de CLIFFORD 0-simple DÉFINITION (a) idéal bilatère D la définition en adoptée pour un demi-groupe complè- est habituellement la suivante : A. C’est (b) sont apparus un demi-groupe D qui est 0-simple ( D ~0 et 0 est le seul propre). possède V f ~ au Di moins un idempotent primitif f~=f, e , c’est-à-dire tel que ef=fe=f:~>e==f ou f = 0 . Pour les demi-groupes complètement-simples, les restrictions concernant le 0 dans la définition précédente disparaissent. Rappelons le théorème de Rees, déterminant la structure (module celle groupe) d’un demi-groupe complètement 0simple . 0 THÉORÈME B. - complètement O-simple, si isomorphe à un demi-groupe de matrices de Rees régulier, sur ([2], Théorème (les p e Un demi-groupe 3.5). est et seulement s’il est un groupe avec Donc sont les entrées de la matrice P sur G de format A x 1 ). 0 Outre son intérêt d’un demi-groupe particulier question des homomorphismes demi-groupe complètement [0]-simple, apparaît comme un cas théorie des en sur un dans l’étude des représentations, homomorphismes la suivants :r cp a) Cas où tp(D) est réunion de groupes :i cp(D) est demi-groupes complètement simples ( ~ 2~ 9 Théorème 4.6). de e st réunion de radicaux de groupes :i b) Cas où O-simple alors alors il est complètement 0-simple (~2~ , Théorème un Si (D) 2.55). demi-treillis est de plus qu’un demi-groupe complètement 0-simple vérifie une forme affaiblie d.e la règle de simplification (§ 2) , j ’ ai été amené à représenter les homomorphismes envisagés, à l’aide d’intersections d’équivalences principales définies par certaines familles remarquables de complexes ( § ~ et § 4). L’une de ces par analogie avec le cas des homomorfamilles, qu r on peut qualifier de phismes d’un demi-groupe sur un groupe, possède des propriétés qui généralisent celles des sous-demi-groupes normaux de ~5~9 p. 255. Une caractérisation plus commode de cette famille peut être obtenue en considérant le complexe réunion des sousdemi-groupes qui la composent (§ 6). Les § 7 et S 8 sont consacrés à des applications de générale. Compte 2. Deux tenu du fait systèmes de définition des systèmes qui Les deux demi-groupes complètement O-simple . suivent résultent d’un affaiblissement des axiomes classi- ques de définition des groupes ; à ces propriétés affaiblies des groupes 0 . une propriété convenable concernant la présence éventuelle du DEFINITION 2.1. - Un idéal bilatère I d’un demi-groupe D s’ajoute est dit premier si aDb ~ I => a e I Signalons qu’il (a) (b) (c) I est y a équivalence entre ? premier, idéaux de V (a) , (b) 1 D : M.N ~ idéaux principaux de THEOREME 2.1. - Un demi-groupe est vérifie les ou systèmes équivalents ( I) => M ~ D :i 1 I, ou (a) (b) ~ I complètement 0-simple si ou (II) : => a ou et seulement s’il Un est dit inversé s’il vérifie demi-groupe s’il vérifie ( II) , ( II) , 2° , faiblement ~o . Démonstration. - On montrera que ( I) ===> (définition A) régulier de matrices de Rees vérifie ( II) et enfin que (II) (I) (a) V D A. - Pour montrer que ==> a ~ 0 ; aeD , 0-simplifiable (voir [2], DaD = D est lemme 9 , qu’un demi-groupe 0-simple, 2.2~) . Soient ( I). ==~> établit que :i on b D , E b ~o~ système d’éléments neutres pour a , (g , h) un système d’éléments neutres pour b ~ ( I) z°~ . e, f , g , h sont des idempotents non nulss pour e . Comme aa’ e.aa’ e g ~ 0 et a ~ 0 , d’après ( I) 1° ~ par exemple e~ il existe x E D tel que gxa. ~ 0 . En utilisant à nouveau ( I) 1°, il existe (e , f) un = = y E D tel que AA’ =g et A’A=h . Comme On = il existe donc a ~x A’ tel que gb = b = bh , AA’b = gb = b soit uav = b avec ef = ff et v = yhA’b . idempotent primitif, et même que tous les idempotents non f pour e idempotent. sont. Soit f ~ 0 tel que f~ f ~ ef = fe et e f :i donc, d’après ( I) ~°’ il existe x unique, tel que fx D Montrons que nuls le u = gx a un = = = = xf=f . Or fxf = ef = f et ffx = fx = e j e=x (b) vérifie Soit ( II) . D ° et 1 , A ; P) En effet soit x = il en résulte fx=x , soit ef=fe=f=e . un demi-groupe régulier (a ; i , À) et y = de matrices de Rees il (b 9 j , ~) avec a et b p03BBk ~ 0 que P étant G. La matrice dans régulière, on peut k trouver E I et A c x tels pj ~ 0 . et premant z = (c ; k , x) avec c quelconque dans G, on a bien xzy -/:. 0 et le 0 est premier. En prenant maintenant v tel que p , ~ 0 et c = a~~ p., ak ~JL vl et en posant t xt est non un donc on vérifie (c ; k , v) , idempotent nul, que En p ~~ = B est inversé. Enfin si 1 ce qui démontre (c) D que est faiblement (II) -.~ ( I) . ~ Pour la 3x En non posant nuls De ea = = = af 0 = .et sans 2~’ ~1 (i2 = i) . tel que vérifie peine ay que et ya sont des idempotents 0 = ré.su.lte, d’après (II) 3°, aya = a , c’est- a . ( I) ~° 9 il existe yaya un ea supposons que y = af tel que donc a~ ~0 = ie.i = ei = i ~ 0 et 0 . D’après ce qui précède pour 0 . On a i.ie = ie ~ 0 ~ d’après (II) ~°’ e . On démontre de même que a’ a = f . L’unicité de a’ Les propositions 1°, dantes ; en effet : (a) et propriété ( I) 2°, d’après f . ei = eay = ay = i , ie on xax , ay ~ Pour montrer a~ 0, = et e ayay à-dire y O-simplifiable. ~°, Le mais (b) Un fj = posant a’ = fye on vérifie que évidemment de (II) ~° . f . En résulte 2° et ~° dans chacun des demi-groupe multiplicatif non ( 1) ~° 9 systèmes (I) des entiers naturels et avec (II) sont aa’ = e ~ indépen- 0 , vérifie ( I) 1° demi-groupe cyclique infini ~x ~ , auquel on adjoint 0, vérifie ( I) 1° et 3°, mais ncn ( I) 2°. Remarquons que les demi.-groupes sans zéro, avec un idempotent au moins, et vérifiant (r) ~°9 sont des demi-groupes à noyau complètement simple d’un type particulier 9 (c) Le ( I) vérifie (d) demi-groupe D , 2° et Soit mais non D = {e , f} la table est r dont ( I) 1°, avec eDf = 0 . car D xy = e. vérifie (II) Z° et 2°, mais non (II) ~° 9 (e) L’exemple de (a) montre que (f) L’exemple de (c) montre enfin que Dans la suite, nous (II) 1° et (II) 3° n’entraîne pas (II) 2° ~ 2° et 3° n’entraîne pas utiliserons essentiellement le système d’axiomes (II) (II). 1°.. A pro- système (I), indiquons seulement qu’il permet d’effectuer une étude élémentaire des demi-groupes complètement 0-simple s, sans faire intervenir explicitement des conditions minimales ou les équivalences de Green. Dans certaines démonstrations, pos du son utilisation évite le recours au demi-groupe de matrices de Rees associé à demi-groupe complètement 0-simple. Comme conséquences évidentes indiquons les corollaires suivants :t COROLLAIRE 2.1. - Un demi-groupe faiblement simplifiable, ne t à droite (ou à gauche), e st un COROLLAIRE 2.2. e st ce est vérifiable Le tableau suivant à quelques avec un Un demi-groupe périodique (en particulier équivalent, ax sur la table). = bx indique la et système (II), seul idempotent groupe. complètement simple, si et seulement s’il e st faiblement qui du un xa = xb a = b , propriété facilement simplifiabilité faible, par rapport règle de simplification (R. So) 1 position de autres formes affaiblies de la =f> demi-groupe fini) simplifiable ( ou bien y un la 14-06 bilatère R. S. S, à droite R. S, à / 2 a = ~ (complètement intègre Simplifiabili té Ô~ gauche) à Réductivité à (xa = xb , gauche ~x ~ a x = ax= et bx l’exposé = x droite) a => = y, Reductivité à droite . (ax = bx, ~x ~ a = b) Réductivité faible ya = yb , ~ x , y homomorphismes. 3. Familles de c omplexe s définissant des Dans la suite de x ~y2 =b) intègre xa (complètement . intègre à droite) °t’ =::i> = B. a Séparativité (xy ~- faible nous utiliserons les et H équivalences de Green. => D1 a = Dl aSb a R b => b ; aD1 = bD1 ; H (voir [2], 2.1.). =RnE demi-groupe , ayant une image homomorphe complètement 0-simple D= (p(D) L’équivalence H de Green, définie sur D , le décompose en H-classes ; certaines Soit D un d’entre elles sont des sous-groupes : elles sont appelées les autres, dans lesquelles le produit de 2 éléments est classes-zéro " [14]. Dans D , classes-groupes. L’image d’une famille de dans D des de L’objet ce considérons Une telle famille H-classes-groupes qui de non demi-groupe quelconque, un vides. (resp. à et enfin Désignons gauche) D" par définie appelée D , est la réunion représentative représentative". "famille l’homomorphisme 03C6 K.. dé- est entièrement représentative. soit K une famille de complexes K, l’équivalence principale [3] P.. par sera brièvement "famille ou suit est de montrer que terminé par la donnée d’une famille Dans de saturée de cet ensemble, dans inverse complexes. système un H-classes-groupes " ; " 0 , seront dites Kreprésentants des ?" Posons : (i ~ I) à droite . 1 , , THÉORÈME 3.1 . - Si zs£ 03C6 demi-groupe complètement. famille représentative dans D des H-classesD homomorphisme de un sw D , et si X est une groupes de D , l’équivalence d’homomorphisme coïncide O-simple Avant de démontrer LEMME 3. 1 . - Si alors R c Q (x théorème ce est if une famille de complexes saturés pour e K. ° , b . En définitive: a i 3.2. - Soit k g# ensemble de H complètement t ) dans H , O-simple D j P(X) a tel que l’équation a/ 0, il existe l’ implication K.. ° b , et de même i = b . représentants pour Ii.. Pour 1 i demi-groupe R , et que g bx ax comme OE x , 0 = congruence une ). Ki a P(x) . avec établirons 2 lemmes : nous Démonstration. - Supposons: a A ’v . Si ax e Donc aoe e K. K est saturé pour Ôl , bx e K.. 1 1 1 li.. ° réciproque, même démonstration. V 1 e I , K.i ° , un tout ax a = H-classes-groupes d’un des non nul dans k ya il existe D , 1) = ait au moins solution. une Démonstration. - Pour Soit tion le k ax = (resp. k ya a’ et e , a , f tels que représentant de la z-classe de e (resp. f ) 9 l’équa= ~ ) a pour solution x a’ k (resp, y ~E a’ ) . = = Remarques: (a). Si (b). S’il existe a = 0~ d k E H 9 x ~ y ax = tels que a = n’a pas de solution k ax = k , ya = ~ 9 bx ya = k , = ~~ ) 9 yb = t , alors (Système II). b Démonstration du théorème 3.1. - Soient 03C6 un homomorphisme de D sur D et X une famille représentative dans D . D’après le lemme ~.19 il suffit de démontrer ( ~ est l’équivalence d’ homomorphisme) . Supposons donc que ç ~. que ~ b. a = 0 : ~ i ~ I ? K. . a K .. a = / , donc K .. ° b = jlÉ , - Si - Si a ~ 0 t tels que 03C6 respectivement n d’après ya = le lemme = Ø (remarque (a) K . ’ , b = / , et 3.2, t . Soient K k ax E et t : il existe L et K les et x et suivant le lemme b = k 3.2) et 0 . tels que complexes ya ~ L , en prenant k , y ayant pour images x ax et = y et par tels que et =x ~ T. et = D’après l’hypothèse, bx =K et yb EL, remarque (b) suivant le lemme 3.2 résulte =y . De la a d’où bx =k b . = (deuil-groupe complètement 0-simple avec on retrouve le fait que l’équivalence d’homomorphisme un seul idempotent non est définie par l’une quelconque de ses classes, autre que la classe du zéro ([5] V, B). Le résultat énoncé dans le théorème 3.1 a déjà été .obtenu par PRESTON [13] dans Dans le le cas où D particulier, des idempotents cas ses est un avec groupe où la famille K non 0 est formée des sous-demi-groupes images inver- D . nuls de Le théorème suivant établit les relations existant entre diverses familles repré- sentatives. et K’ THEOREME 3.2. - Si K H-classes-groupes de Di (S .’ a) n’; (8 B a) ; tents K= non unique. représentatif Il existe a ments de il;’ et ( ~ I I; 3~ b dans si x=k x E et Le 2° du théorème est Ce théorème met précisé b eD : S d’autre en par la suite. part, D b, (K’ .* a) n 3 a e tels que D k . Soit K’ le complexe Si a et de la famille kô tels que V et unique , V k E K ~~~~ _ et ~classe de de la d’image a Réciproquement d’où et a nuls de Démonstration. - Soient K E ~ ~’ des est la famille des sous-demi-groupes images inverses des idempo- K’ ==ë 2° Si D D : SK’ 6K’ VK 1P représentatives dans deux familles sont ak ~ K’ et kb ~ b K’ , sont des élédonc (~~’ ’ . b) , x spécialisation du 1°. évidence le rôle "normal" joué une par la famille S : ce r8le 3cra simplifiables 4. E uivalences faiblement Soit ~ une 1 DEFINITION 4.1. - K C’est le cas par ~i E 1 I~ non de la de la famille S . vides. , est régulière. famille % formée d’um seul complexe symétrique une famille régulière est exemple caractérisation ~. complexes famille de et P(K) si [3]. r DEFINITION 4.2. - K un pour couple i , j est au famille forte si une moins, implique de la famille K DEFINITION 4.3. - Le résidu à droite On si a net à droite dans D , on H = gauche la famille est dite W == K.. Si WK = 03C6 , KW et est l’ensemble : c’ e st.-à-dlre si H e sz est nette à droite. dira que la famille K On définit de même le résidu à Si b. a une famille nette à équirésiduelle, et nette si gauche. W - W’X = faiblement simplifiable si ax R bx et ya R yb entraîne a R b . Les deux théorèmes suivants permettent de caractériser les congruences faiblement simplifiables. Ils généralisent dans une certaine mesure les théorèmes de [ 17] , chapitre III, qui caractérisent les équivalences simplifiables. Comme les démonstrations sont très voisines, nous ne donneUne équivalence R sur un D est dite que les énencés. rons THÉORÈME 4.1. - Si la famille faiblement simplifiable. o non demi-groupe K est forte et nette, et toutes le s classes sont les l’équivalence complexes P(K) .‘ est a) n (K . . b) vides. , , ’ THEOREME 4.2. - Si R est une congruence faiblement simplifiable. toute famille R-classes est forte. Pour toute famille ~ de de R-classes qui est nette ~ faiblement-simplifiables coïncil’aide de familles K , régulières, for- Ces deux théorèmes montrent que les congruences dent avec définies à les congruences tes et nettes. On R peut se telles que proposer d’étendre D/R soit un ces résultats à la caractérisation des congruences demi-groupe faiblement 0-simplifiable. Pour cela est nous Pour de telles THÉORÈME est W W-simplifiablesi est faiblement { ax R bx , ya RR yb , ya on classes établit facilement 2 autres théorèmes1 est forte équirésiduelle. équivalence faiblement W-simplifiable, Si R-classes ne et 4.1~. - Si la famille K une contenant no R est a R b . aRb. =:> équivalences, THEOREME 4,2’. mille de et ax sontles complexes (Ki W R R-classe . et si : une de qu’une équivalence dirons a) b) °. ni une con ruence de résidu W , alors et toutes les classes distintes non vides. faiblement W-simplifiable, toute fa- contenant pas W est forte. Pour toute famille K éQ11irésiduelle. de résidu I.J , pas s’ il en R- de existe, R - P ~~) . La restriction "s’il en dans le théorème existe" n’a pas lieu que la famille de toutes les 4.2, puis- R-classes est nette. Ici, elle peut se lever de la manière suivante : S’il existe une famille de complexes ne contenant pas W ~ équirésiduelle, de résidu W , alors W est le résidu d’un complexe équirésiduel H disjoint de W . Réciproquement, si W est le résidu d’un tel complexe H, alors la famille des R-classes des éléments de H ne ccntient pas W , est équirésiduelle et a pour résidu W . Or une condition nécessaire et suffisante pour que vJ soit résidu d’uncomplexe H éauirésiduel. disjoint de Vr , e st ue W soit un idéal fortement large ([8J, déf , 1.2 du chapitre I) c’est-à-dire tel que aD ~ W => aE W et DaçW ===> aEW . effet, on vérifie facilement que si W est fortement large, il W ; réciproquement, si W est résidu de H : W = H W avec En D - = alors W est aussi résidu de séquence des théorèmes 4.1’ et COROLLAIRE 4.1. - Soit ce s W un 4.2’, W , on a général donc il est fortement n H=~, con- donc : avec les congruences K , régulières, f orte s équirésiduelles famille K W large. Comme idéal bilatère fortement large de faiblement W-simplifiables coïncident de s familles decomplexes En K = D - résidu de est D . Les congruen- définies de résidu par W . complexes n’est pas nécessairement une famille de classes modulo P~~) . Mais cela se produit pour certaines familles de sous-demigroupes. une de 1 X 9 ’~ ~ k’ E D x THEOREME 4.3. - Si § unitaires, chaque d’un demi-groupe est dit faiblement unitaire, K DEFINITION 4.4. - Un complexe e st S. e st et s’ famille forte de sous-demi-groupes une P(ë) . modulo classe une faiblement S. Démonstration : Soient a. s E S.; . s ~ (Si . s) ~ (Si . la famille est forte: comme s ~ S. SES. b. Soient et s x étant faiblement unitaire S. s2 ss’ , s ’ s , ° s’) tels que aue S.1, x E donc s’) , (Si . s) ~ (Si . et s ~ P(S) s’ , S. ; sont dans x: sP(ë) P(S) donc sx ~ Si S ,, ccar ar saturé modula P(ë) . est S. eett xs x s x : s modulo est indivisible S, donc sx E P(ë) . 2 s eS.. qu’on pourrait obtenir un théorème analogue portant sur une famille de complexes qui ne sont plus nécessairement des sous-demi-groupes, mais qui vérifie une propriété de type "parf ait" ( L 5~ , p. 242). Vu la complication, et compte tenu du théorème 3.2, je me suis borné aux familles de sous-demi-groupes. Notons COROLLAIRE 4.2. - Si S est famille une régulière. fortE équirésiduelle D/P(S) résidu premier, de sous-demi-groupes faiblement unitaires, est un et de demi- groupe complètement Démonstration ~i Dans les images des S..E ~ sont des idempotents (Théo- D/P(~) est inversé, et enfin il est faiblement. 0-simplifiable (Théorème 4 .1 ’ ) . D/P(§) est donc complètement 0-simple (système (II)). rème ~.,~), et l’image du résidu est le zéro qui (réciproque du précédent). D, telle que D/R soitcomplètement COROLLAIRE 4.3 groupe associée à la famille § quivalence inverses des idempotents équirésiduelle non nuls de D/R . est Si R premier. est une congruence 0-simple, alors R coïncide des sous-demi-groupes La famille g est de résidu premier. Chaque sous-demi-groupe de S sur un de D , demi- avec l’é- ima es régulière, forte, est faiblement unitaire. D’après deux dernières correspondance biunivoque entre demi-groupe D et les familles de souséquirésiduelles de résidu premier propositions, il les images homomorphes complètement 0-simples régulières ces (L1) , fortes (T’~ ) , y a (L ) 9 (L ) . demi-groupes faiblement unitaires 5. d’un demi-groupe. Décompositions W-matricielles évidence pour des familles de sous-demi-groupes ne sont pas d’un usage commode. La vérifiaation des propriétés pour des familles formées de plus d’un sous-demi-groupe, est en général difficile. La propriété par c on tre, porte sur la réunion K des sous-demi-groupes de Ces propriétés (L) , mises en ( L ) ~ (L2) , (L~) (L)9 alors amené remplacer toutes les propriétés (L) par des propriétés portant sur K 9 d’autant plus qu’on vérifie immédiatement la réflectivité de K (V a , b e Ds ab E K => ba E K) . La correspondance entre le complexe K et la famille § s’effectue grâce à une décomposition du demi-groupe D, que nous met~ . On est tons maintenant DEFINITION en à évidence. 0-bande re c tangulaire 5.1. - On appelle un B demi-groupe avec 0 tel que 1° V a , b~D~ 2° b e D : Pour axax aba =a a~0 et b~0 dans = dans B ax . B ,tel que 0 . ou il existe B, bxzyb ~ = tel que x est donc inversé. Si axzya ax = 0 ~ donc complètement 0-simple. a(axa)a ~ 0 ~ ° d’après 1~~ a2 idempotents ou trices de Rees [ 2y ~~ p. de carré sur le groupe 106, appliqué trices de Rees nul, sur au cas GO près, avec est zéro où = 0 b , et ya et a2 ~ 0 ~ . = B yb ~ 0 , un il existe est faiblement il existe x Tous les éléments de isomorphe à et axa = a .z 0-simplifia- tel que B sont donc demi-groupe régulier de ma- ~e 9 0~ . D’après le corollaire 3.-!-2~ de {e , 0 ~’ deux demi-groupes réguliers de ma- isomorphes si et seulement si leurs matrices se permutation des lignes entre elles ou des colonnes entre considérerons que B est caractérisé à un isomorphisme sont sent l’une de l’autre par elles. Dans la suite B et a a = donc bx ~ Si ble : il est donc a2 xa2 = axb -/; 0 6 => nous matrice médiane P. On vérifie, peine, que toute image homomorphe propre d’une 0-bande rectangulaire de matrice P, est une 0-bande rectangulaire de matrice F déduite de P par identification de lignes identiques entre elles, ou de colonnes identiques entre elles. Une 0-bande rectangulaire, dont la matrice est à lignes et à colonnes toutes distinctes entre elles, est dite irréductibleo Ses seuls homomorphismes sont les isomorphismes et l’homomorphisme trivial (voir [ 9~’, Chap. VII, § 4.25). Si par un sa demi-groupe D quelconque a pour sans image homomorphe une 0-bande rectangulaire B , l’équivalence d’homomorphisme E définit sur D une décomposition en classes. L’une d’elles, correspondant au 0 de B , est un idéal bilatère premier W . W DEFINITION 5.2. - Soit ~ ~ une classe module ~ aba ~ W V a , 2° est soit D . Toute idéal bilatère premier d’un demi-groupe telle que Jtt congruence un (modulo Y’L) => est dite, appelée congruence W-matricielle. et la décomposition correspondante W-matricielle. de telles congruences. Le théorème suivant donne des conditions d’existence THEOREME 5.1. - Une condition nécessaire et suffisante pour qu’un demi-groupe ad- mette une décomposition W-matricielle est vérifie la condi- M l’idéal premier que tion : (C) abc eW ab ~ W ===> Démonstration ~t On vérifie que dans ralement dans un 0-bande une demi-groupe complètement bc eW . ou rectangulaire (et même plus géné- 0-simple), abc = 0 =~> ab = 0 ou d’où la condition nécessaire. Pour démontrer que la condition est suffisante, sidérons la relation ~ - ~~ est b une et si - W est - ~ est acxac E donc W , alors acxa D : ?H b a E W E ==> bcxb E W une classe une congruence modulo m , ac et bcxbc ~, bc E W ; par ac exemple : si E W ce qui est démontre de même : on car axaba eW implications réciproques con- .. W-matricielle : supposons que ===> = si et seulement si régularité à droite W ; sinon d’après ~C’ ~ , acxa jf~ .~ d’où : ==:> abaxaba ~ W Les sur congruence $ pour montrer la contradictoire ; bcxbc E W suivante bc ont lieu ===> aussi, axa W :i (propriété (c)). eW donc aba ~ aba Remarques :i 1° m il a laire W = PH = comme = HP , où résidu. H = H x e D : ° est aussi saturé l’équivalence principale W} . modulo Ce complexe Dans la H est réflectif ; 0-bande rectangu- définie par l’ensemble des idempotents 0 non l’égalité : nuls est ° W-matricielle. Si congruence groupe de Brandt et 5.3. - Une 1° R est régulière à gauche ; 2° W est une 3~ V x , y On définit toujours sera DEFINITION demi- W symétriquement W R si1 W-zéro à gauche est dite * modulo R ; D, vient du fait que si (C ) . idéal premier vérifiant la condition un équivalence classe E un ci-dessous). théorème 5 .2 , PW ~ jP (voir = W suite , est aussi réciproquement. 2° On vérifie que Dans la [5], D/PH D est fort dans H est la moins fine irréductible, est d onc * => (mod ~. x xy = i~ ~ (R (la terminologie à droite équivalence L , W-séro une est est telle que un demi-groupe zéro à gauche [2]). THEOREME à valence toutecongruence droite, est une congruence W-matricielle peut s’ écrire avec unicité , D émonstration ~i La proque , soit m a Rb une a et b Pour montrer Si a or axb R et axb ~,’ as b l’unicité, sont dans b a et et b par et n E = ~ . supposons que R b , donc l’équivalence R n E = ~~,’ n ou bien et module Supposons x tel que axb ~,’ b , se dé- que a (R b . axb i- ~d ! et comme et ~’ , on obtient ? = ?’ ~ Même démons- E’ . al ’ a2 ’ ... , a n E D indique que les ensembles a, b de Green. E ~’ ~ axb m b . Ceci entraîne L’équivalence principale à gauche W P est la moins si et seulement sis gauche. Posons a = b (mod - et a ~,’ b . pour E signei 0-bande rectangu- une a’ b . Sinon il existe échangeant ? bien 3 est étant les classes de dans alors axb E a tration a analogue D/~ de la manière suivante : D dans équivalents finit d’vne manière W-matricielle. congruence si et seulement si on a : ou intersection de est d’u.ne vérification facile. Pour la réci- première partie laire. On définit R - comme équivalences du type précédent. deux On W-zéro à gauche. et W-matricielle. et réciproguement, 5.2. - L’ intersection d’ une équivalence avec se aD - coupent) ; fine D - W1l équivalence W-zéro à ...1 an D - wl bD - W (le ~ ~ THEOREME 5.3. - Sur un demi-groupe quelconque, l’équivalence : WP ~ W03A3 = W03A6 . à gauche. équivalence W-zéro la plus fine - ou bien a et b - ou bien a et b ~W; xb ~ W , est ..~ xaD régulière ab ~ W : Si si ce W , e xa D - V a x xb xa e W xbD et W, V - W . Donc x D , e xa W , xb , et (W03A6) classe une coïncide avec donc module c est donc la traité dans [12]. complètement applications envisagées D est cela résulte du fait a . R . plus W-matricielle. fine congruence Il est à remarquer W-matricielles et (W03A6) dans ce cas, l’équivalence réversible généralisée [4]. 6.Aplicationdesdécompsitons m’, ab W-zéro à gauche : équivalence une = Dans Si réciproquement. B a , et = Les (W03A6) b : (W03A6) xb ; c congruence B(W) W cas ~ a été = W03A3 cas, classe. Si à gauche. La Le dans comme -WJ...jxa D W B Enfin soit R W e W ; -WJxa. W admet Démonstration : est sont aux homomorphismes d ’un demi- 0-simple. possibles grâce à la remarque suivante complètement O-simple, l’équivalence H s de Green est ré- l’image homomorphe maximale O-bande rectangulaire que dans un tel demi-groupe : de D ; ~ ~ ~ l’équivalence 0 ~ du § 5 coïncide avec l’équivalence de Green, et coïncide avec l’équivalence H. Donc si un demi-groupe D , quelconque, a une image homomorphe D = c~;T) complètement 0-simple, il admet me décomposition W-natricielle pour un certain idéal W (caractérisé par le théorème 5.1). Donc On peut décrire grossièrement semble s d Un compl.exe I e st la structure de D en disant qu’il existe des tels que un sous-demi-groupe ou bien C2i03BB c W o De plus, en- théorème 5.3 indique même que, pour un idéal donné W , dans un demi-groupe D, il existe un ou des demi-groupes complètement 0-simples images homomorphes dont la Le matrice est de format maximum Dans le théorème suivant, figure demi-groupes vérifiant K et D~~ (~t~~ ~ . de une les conditions caractérisation d’une famille § (L) du § 4 portant W-matricielle liée à décomposition sur une (format THEOREME 6.1. - Une famille S si et seulement si leur réunion sur le de sous- complexe réunion K . de sous-demi-groupes vérifie les conditions L vérifie les 3 conditions suivantes ~i K (~-) K est réflectif de résidu premier vérifiant (C) ; (2) Il existe une équivalence R , W-zéro à gauche telle que. pour tout R 9 R ~ W , classe de R : K n R est un sous-demi-groupe unitaire à droite. W-zéro à droite telle que , pour tout L , (3) Il existe une L ~ W , classe de : K n L est un.sous-demi-groupe unitaire à gauche. D émonstration : (a) (L) Une famille de sous-demi-groupes vérifiant de D sur un demi-groupe complètement 0-simple l’ensemble des idempotents non nuls, E de D . définit D . K E est est réflectif, décomposition de D en H-classes de Green se remonte décomposition W-matricielle m = (R n E (théorème 5.2). La Soit R une images x et R-classe distincte de y l’équivalence Si et et R n x K et R ( L~ aussi. pour définir D une leurs D équivalents modulo et xy E R n K . équivalents par l’équivalence R résulte ’~ en de Greens x E R n K est unitaire à droite. Soit K un complexe vérifiant celasse distincte de une D’après (2) et W ~ (~~~ et R n toutes les sous-demi-groupes est K donc et Il sont xy est distincte de des en et (b) Réciproquement : Soit xeRnK et sont des éléments de E de Green. Donc xy E R n K comme sont dans W . Si homomorphisme cp saturé, et a pour image un L est W et une x E n (L~. ~..classes par un ensemble 1, les ~3,~ de l’énoncé. £-classe de n rencontrent évident). On indexe les R . La ~classe m-classes, qui faiblement unitaires K ( ~ ~ , (~~ Il reste à E) qui K, le L, x ~ rencontre coupent K . suivant vérifier L E-classes par un ensemble A. R Les £ n 1 LX sont notés Ci03BB n K = i /B, Si03BB i bien ou Ci03BB J- K n = J6 . On pose (Si~) . * Li> Soit (K K é axe a P*> est résulte que en b . Si cax G réflectif), , Il et G iX . , ~ CbX En intervertissant é et même Si03BB . On a é plus précisément x G G a axe Donc bxc e e donc b ~ et a c On démontrerait de même que de la famille § . régularité d’où la ~L ~ Supposons qu’il existe x , et bx az S~ .’ Ro 1 $ b . Démonstrations à bxaze donc est unitaire à K n L a = quotients K n sont dans xa ~ K ~ L . Or les i , j , ~, , ~, tels que ax et bx gauche. La famille S K 9 gauche xazbe K n L on a - s analogues pour l’inclusion inverse, et pour est d onc forte. complexe K vérifiant (l) (W~ = une matrice, extraite de la matrice de un Le théorème suivant donne une W) (2) et (~~ . plus précise du complexe liée à caractérisation un peu K par qu’il permet de remplacer (R et E qui interviennent dans 6.1, respectivement par W03A6 et 03A6W (Théorème 5.3). THEOREME 6.2. - Pour y un a équivalence entre (2’) Toute classe de complexe K, réflectif ¢ les conditions (2) et (3) W03A6 , distincte, de com- . en ce sens il Si , et D’après ce théorème, les homomorphismes d’un demi-groupe sur un demi-groupe plètement 0-simple correspondent biunivoquement aux couples formés par : - e Si et ya y , le théorème résidu premier vérifiant du théorème 6.1 et de K coupe K (C) , suivant un sous-demi-groupe unitaire à droite. (3’) Toute classe unitaire à gauche. distincte de W , coupe K suivant un sous-demi-groupe (2’) équivalence Démonstration : ?’ est R’ à ~ . Soit x E (2) Pour établir que (2) . => (2’ ) , on montrera que si 1-zéro à gauche, telle que ~’ ~ ~ ~ les classes de ~t , vérifient les mêmes propriétés que les classes de ? relativement une autres que pour ==> il existe R’ , ~’ classe de une un tel que y W. distincte de E xy K ~ et n’est pas vide : R’ est W-zéro à gau- R’ n.K comme che : Si x et y E R’ donc xy E R n K: aussi un Si n, K, y eR n K et x xy f. W , pour qui entraîne ce une certaine classe x , soit x~T E xy R’ R n de K (R; qui est sous-demi-groupe. xy eR’ n K et y E hl n: K , comme précédemment :i donc xeR’nK x e R est unitaire à droite. qui La démonstration est consistant à les complexes D’après ce utilise, gauche, et minimaux pour théorème, K la fait, en R u W ces est propriété suivante de R (ou R’ ) s idéal à droite. Les classes de un W~ R sont propriétés. apparaît comme la réunion d’une famille § de sous-demi- qui sont les traces sur K des classes de a(W) . Si D/~ désigne le demi-groupe complètement-O-simple homomorphe à D, défini par £ , D/S est donc l’image homomorphe maximale complètement 0-simple définie à l’aide du complexe K. groupes, La détermination des congruences sur D/~ achève la résolution du détermination de toutes les images homomorphes de 7. Congruences sur les définies à l’aide de de la K . demi-groupe s complètement O-simples. Le treillis des congruences sur un GLUSKIN [6] et [9] (chap. VII, par D problème p. demi-groupe complètement* 0-simple 388-389), MUNN [2], PRESTON [13] a et été étudié [14]. Je la détermination des complexes K et des décompositions 0-matricielles liées à ~ , en application de ce qui précède. Comme dans [14J, nous considérerons un demi-groupe complètement 0-simple D donné sous la forme d’un demi-groupe régulier de matrices de 1 ~ A , P) ; les ~-classes me bornerai dans ce de Green autres que Pour tout G , de la paragraphe à 0 seront notées complexe K de D , manière suivante : on définit des complexes Ki03BB du groupe avec 0, 1 ~ A , P) est dit normal s’il vérifie les propriétés (l). 2 (3~ du théorème 6.1 ou (l). 2’ (3~ du théoet E vérifient rème 6.2). Une décomposition 0-matricielle de D ~ (R n E ~ DÉFINITION (2) de est dite liée à K . (3) et K 7.1. - Un complexe THEOREME 7.1. - Un complexe d’un demi-groupe complètement O-simple est normal K si et seulement si : (a) (b) K ne contient ~ i el , pas 0 et p =0 0 => p03BBi ~ V N N où est un sous-groupe G. normal de Démonstration :1 1~ Soit ble , ce i , X) eK . Soit Ii est réflectif:i (a j 1 , 03BB) (p-1pi ; 1 , p) du ~ = 0 e le ré- théorème 6.1 , tel que pi~0. K , ce qui est impossi- donc Pour soit complexe normal. D’après la condition (1) 0 , et K est disjoint de son résidu. =0 , supposons que p . Comme un est K sidu de Si K l’implication réciproque ’ (x , j , À) E K (d’après supposons que ce qui précède pe~ 0 . K n L. n’est pas vide : pe~0) qui démontre (a) . Supposons que p~i. ~ 0 et p.~ 4 ~ montrons que p ~1 . K. 1 ~ ~ p , K.. ~J J J.l On pose alors A2014 d’après N N PÀ; i , X) xy ; est un sous-groupe K Son résidu est 0 (x; i , 03BB) pour n Ri une est donc E ((II) et de Green distincte de K donc réflectif, de complexe un 1 , 7~~ ( b 9 j 9 ~.~ -Si K , un G 9 si sous-groupe de xy ~ N et en x ~ N et particulier propriétés d’unitarité : les 2° Soit e est un Bâclasse de vérifiant D K, 2° et G. donc normal de (a) et ~b~ . K est réflectif 9 si donc p . (a)). (y ; i , ) sont dans K n R. , 6ù R. , est une R-classe 0, sous-demi-groupe unitaire a droite. On démontre de même que Green L~ ~ ~ n L~ est un sous-demi-groupe unitaire à gauche. décompositions C-matricielles liées à un complexe normal demi-groupe complètement O-simple, on introduit les notions suivantes :g Pour déterminer les d’un DÉFINITIONS G de la forme p" p.. p"".. p. Un extrait partition p de I est dite liée vérifie la propriété suivante : Une On définit de la même manière , les éléments de sera noté brièvement au sous-groupe partition une ~. D ~ n de N normal de si elle G A. , THEOREME 7.2. - Soient simple K un I A, P D = complexe normal d’un demi-groupe complètement 0N et normal de le cié. Toute décomposition O-matricielle liée à et P 7.2. - On appelle "extraits" de la matrice K une partition A de n liées à N et K définit une G qui lui est patition p de asso- I réciproquement. Démonstration : 1° Soit 31 décomposition une morphe de D/~ . Or placement de p.~ après la définition Pour et p.. , la matrice de 0 2° p . et p , Réciproquement, tion de A liée à par D/~ induit par I est partir G . image homoD par rem- les remarques faites telle que p X) ~p ~~ ~ ~ ° s ~~ ~ lll) . et Il une de celle de D’après partition une i , ~~ le couple K : en sont dans la même est de même de : nuls. Donc : partition de I liée à N, et n une partiOn d.éfinit, sur D , la relation suivante (R par :1 soient N . sur (p; définie non nuls, non s’obtient à e, élément neutre de ~.~, classe de la congruence pour 0-matricielle liée à p une élémentaires, Par des calculs gauche, vérifie que ? est on et que les classes de R autres que 0 équivalence 0-zéro une K coupent à suivant des sous-demi- groupes unitaires à droite. définie par De même la relation E 0 E ’0 des a propriétés symétriques cielle liée à 8. (a9 i , ~) et (b ~ j , ~i) ==~ ~ ~ ~ E de celles de R . (R. n E est une congruence O-matri- K . Cas particuliers. Application à certains demi-groupe s A. - Le tableau ci-dessous à noyau. s’adaptent les résultats généraux, lorsque D est un demi-groupe complètement 0-simple d’un type particulier. A la 2e colonne, D G x B , ou. G est un groupe et B une bande rectangulaire (demi-groupe complètement- 0-simple dont tous les extraits de matrice sont égaux à e ). A la 3e colonne, D est un groupe à droite (right-group) [2], c’est-à-dire u.n demigroupe inversé simplifiable à gauche. Dans la dernière colonne, D est un demigroupe de Brandt, c’est-à-dire un demi-groupe complètement 0-simple "O-simplifiable" ([2], 3.3). Dans les lignes de K et m ne figurent que les propriétés particuindique comment = lières. -~ complètement r " simple p x. sous- K net ’F "à - groupe -~ _ droite sous- demi-groupe toute congruence ma e matricielle triclell congruence matricielle à K liée free a PW RM toute congruence ’ normal W [5] congruence WK-matricielle Une droite la (2 classes)) roJ.. e moins cas où D P une seule congruence WK -matricielle WK-matricielle - ___________________ Pour le saturé module pseudo- KP PK = KP PK = KP RM ’20142014201420142014201420142014-.20142014201420142014- ’ de Brandt demi-groupe net unitaire zéro àa zero 0 avec sous- demi-groupe net unitaire m demi-groupe groupe " est un demi-groupe de Brandt, voir aussi [11] __________________________ et [13]. utiliserons, à titre d’exemple, les homomorphismes étudiés dans le cas où IEFEBVRE D est un demi-groupe à noyau complètement -simple [7]. Dans sa thèse [8]°, P. une généralia montré que les demi-groupes à noyau complètement simple fournissent sation des homogroupes de Thierrin [17]. Dans les uns le noyau est la réunion des complexes nets minimaux d’un côté, dans les autres, c’est l’ensemble des zéroïdes ou éléments nets d’un côté. Pour un homogroupe H 9 l’application x -~ ex , où e est l’élément neutre du noyau groupe G de H 9 définit un homomorphisme de H G qui laisse fixe les éléments de G . Le problème qui se pose est alors le sur suivant : Dans quels cas y a-t-il un homomorphisme d’un demi-groupe D à noyau complètement simple Z sur son noyau, et même plus précisément un homomorphisme B. - Nous e laissant fixe les éléments de Z ? Le théorème suivant répond THEOREME. - Pour demi-groupe un à la question :i à noyau D complètement simple Z , il y a équi- valence entres (a) Il existeun homomorphisme (p (b) V e , f idempotents de Z ~ (1) (2) ef = e =c=> V x E D ~t xe ef = f ===> V x E D :i ex et et ~p (D) - tel pue et ~(z) = z ~ d Z le s sous-groupes maximaux de Démonstration (a) ===> (p(x) Green) de E (b). E x Si par D 9 tp(x)e Z é sont dans le même sous-groupe maximal fx sont dans le même sous-groupe maximal . soit k xej’À’ E G, , priété symétrique. que homogroupes sont Z . xe = et ef exemple = e :é (~(xe) ~ (p(x)f et xf = = sont dans le même sous-groupe maximal démonstration, on désignera e.. désignera l’élément neutre de Gix . (b) => (a) . - Remarque préliminaire : effet, ces ( ~°~classe Z . du noyau Dans la suite de la En Z . i V Comme E xf est alors bande rectangulaire d’homogroupes et les noyaux de D z E 9 GjÀ. xejÀ’ donc Si par (1) GiÀ’ d’après le G. , . On démontre E G1~ est les sous-groupes de vérifiée et si k et k’ Z. e système ~~~. De ~~~ p il résulte aussi que (2) entraine une pro- Z9 Posons alors K =~x9 E D , potent de Z . x la réflectivité de D’après De la remarque implique Si deux l’expression xe de R = ex = il résulte que ef = f f et e = fy = ef = f et et Z de yf et bae. G. e P gauche maximale et xy E R n K abei03BB ab = un idem- = et Gju . P Ceci ba , d’où e Enfin si tel que effet, en soit xkz tel que zeZ ei03BB est net ~ K complexe Z :1 5 .3) . R , avec encore n théorème étant dans et K il existe au f e K , la congruence zéro à idempotents Z . Le de Il existe alors E préliminaire, e. J r" bae. J r" ==e. J r" Soient ? ses. ab ex = xe = e ~ . idempotent tel que e idempotents (keZ) . xk eZ est réflectif : si K E Z, e est l’ensemble des K n Z pour E D ~ ~ x Si f sont dans x et y pour des fe = E ef R ~ R n l’vme de R et D sur = et f fe ses = e clas- (voir K : idempotents et e f . On montre alors que e . alors fe=e . Ces relations entraînent que xf = f . Il en résulte que fx g = idempotent de R n K , et on vérifie que xg = gx = g , donc que x E R n K. R n K est donc un sous-demi-groupe unitaire. Une démonstration symétrique vaut pour les classes de E ~ n E définissent donc un homocongruence zéro à gauche maximale sur D. K et morphisme de D sur Z. D’après la forme de K cet homomorphisme laisse fixe les éléments de Au cours que la K . de la deuxième décomposition partie de la démonstration, matricielle maximale m de D on a induit mis sur évidence le fait en Z la décomposition W-classes de Green. en un groupe idéals comme momorphisme précédent tenant Chaque D est sous-demi-groupe qui contient bande rectangulaire d’homogroupes et l’hoest l’élément unitif de l’homogroupe con- classe de M est donc une où x - ex e est un x . BIBLIOGRAPHIE [1] CLIFFORD t. 71, (A. H.). - Semigroups 1949, p. 834-844. [2] CLIFFORD (A. H.) - nilpotent ideals, Amer. J. of Math., (G. B.). - The algebraic theory of semi-groups. I. mathematical Society, 1961 (Mathematical Surveys, 7). and PRESTON Providence, American [3] DUBREIL (P.). - without Contribution à la théorie des demi-groupes. - Paris, GauthierAc. Sc. Inst. France, 2e série, t. 63, 52 p.). Villars, 1941 (Mém. [4] DUBREIL Univ. (P.). - Contribution à la théorie des demi-groupes, 1951, p. 183-200. II, Rend. di Mat., Roma, Série 5, t. 10, [5] DUBREIL [6] GLUSKIN (L. M.). - Demi-groupes complètement simples [en russe], U010Deb. Zap. Kharkovsk. gos. ped. in-ta, t. 18, 1956, p. 41-55 ; Résumé en russe , Referativnyj Zurnal Matematika, 1957, n°1, p. 21, n° 163. [7] HASHIMOTO (H.). - On the structure of semigroups containing minimal left ideals and minimal right ideals, Proc. Japan Acad., t. 31, 1955, p. 264-266. [8] IEFEBVRE (P.). - Sur certaines conditions minimales en théorie des demi-groupes, Ann. di Mat., Série 4, t. 59, 1962, p. 77-161 (Thèse Sc. math. Paris, 1962). [9] [10] (P.). - Algèbre, tifiques, 20). t. 1. - Paris, Gauthier-Villars, 1954 (Cahiers scien- (E. S.). - Demi-groupes [en russe]. - Moskva, 1960. Mc COY (Neal H.). - Prime ideals in général rings, Amer. J. of Math., t. 71, 1949, p. 823-833. [11] MUNN (W. D.). - Brandt congruences on inverse semigroups, Proc. London math. Soc., Series 3, t. 14, 1964, p. 154-164. [12] PETRICH (M.). - Maximal matrix decomposition of a semigroup (à paraître). [13] PRESTON (G. B.). - Congruences on Brandt semigroups, Math. Annalen, t. 139, LJAPIN 1959/60, [14] [15] PRESTON math. p. 91-94. (G. B.). - Congruences on completely 0-simple semigroups, Séries 3, t. 11, 1961, p. 556-576. Proc. London Soc., REES (D.). 400. - On semigroups, Proc. Cambridge phil. Soc., t. 36, 1940, p. 387- 14-26 [16] REES (D.). - Note on semigroups, Proc. Cambridge phil. Soc., t. 37, 1941, p. 434-435. [17] THIERRIN (G.). - Contribution à la théorie des équivalences dans les demigroupes, Bull. Soc. math. France, t. 83, 1955, p. 103-159 (Thèse Sc. math. Paris, 1954).