[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 24 septembre 2016 Enoncés 1
Sous-groupes
Exercice 1 [ 02208 ] [Correction]
Soient ω∈Cet H={a+ωb|a,b∈Z}.
Montrer que Hest un sous groupe de (C,+).
Exercice 2 [ 02209 ] [Correction]
Soient a∈C∗et H={an|n∈Z}.
Montrer que Hest un sous groupe de (C∗,×).
Exercice 3 [ 02210 ] [Correction]
Soit aun élément d’un ensemble E. On forme H={f∈ SE|f(a)=a}.
Montrer que Hest un sous-groupe du groupe de permutation (SE,◦)
Exercice 4 [ 02211 ] [Correction]
Soit (G,×) un groupe, Hun sous groupe de (G,×) et a∈G.
(a) Montrer que aHa−1=naxa−1|x∈Hoest un sous groupe de (G,×).
(b) À quelle condition simple aH ={ax |x∈H}est un sous groupe de (G,×) ?
Exercice 5 [ 02212 ] [Correction]
On appelle centre d’un groupe (G,∗), la partie Cde Gdéfinie par
C=x∈G
∀y∈G,x∗y=y∗x
Montrer que Cest un sous-groupe de (G,∗).
Exercice 6 [ 02213 ] [Correction]
Soit fa,b:C→Cdéfinie par fa,b(z)=az +bavec a∈C∗,b∈C.
Montrer que fa,b|a∈C∗,b∈C,◦est un groupe.
Exercice 7 [ 02214 ] [Correction]
On considère les applications de E=R\{0,1}dans lui-même définies par :
i(x)=x,f(x)=1−x,g(x)=1
x,h(x)=x
x−1,k(x)=x−1
x, `(x)=1
1−x
(a) Démontrer que ce sont des permutations de E.
(b) Construire la table donnant la composée de deux éléments quelconques de
l’ensemble G={i,f,g,h,k,l}.
(c) Montrer que Gmuni de la composition des applications est un groupe non
commutatif.
Exercice 8 [ 02215 ] [Correction]
Soit Het Kdeux sous-groupes d’un groupe (G,∗) tels que H∪Ken soit aussi un
sous-groupe. Montrer que H⊂Kou K⊂H.
Exercice 9 [ 02216 ] [Correction]
Soient (G,∗) un groupe et Aune partie finie non vide de Gstable pour ∗.
(a) Soient x∈Aet ϕ:N→Gl’application définie par ϕ(n)=xn.
Montrer que ϕn’est pas injective.
(b) En déduire que x−1∈Apuis que Aest un sous-groupe de (G,∗).
Exercice 10 [ 02217 ] [Correction]
Pour a∈N, on note aZ={ak |k∈Z}.
(a) Montrer que aZest un sous-groupe de (Z,+).
On se propose de montrer que, réciproquement, tout sous groupe de Zest de cette
forme.
(b) Vérifier que le groupe {0}est de la forme voulue.
Soit Hun sous-groupe de (Z,+) non réduit à {0}.
(c) Montrer que H+={h∈H|h>0}possède un plus petit élément. On note
a=min H+.
(d) Établir que aZ⊂H.
(e) En étudiant le reste de la division euclidienne d’un élément de Hpar amontrer que
H⊂aZ.
(f) Conclure que pour tout sous-groupe Hde Z, il existe un unique a∈Ntel que
H=aZ.
Exercice 11 [ 03354 ] [Correction]
Pour n∈N∗, on note Unl’ensemble des racines nème de l’unité :
Un={z∈C|zn=1}
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