Feuille d’exercice n°1 (C.DOSS) LM 125 Groupe,anneau,corps Exercice 1 1) Définir les éléments du groupe des permutations de {1,2,3} et écrire sa table de multiplication. 2) Montrer que ce groupe est non commutatif. Exercice 2 1) Montrer que si n est un entier >1 et non premier, le groupe Z/nZ admet d’autre sous groupe que G et le groupe réduit à l’élément neutre. 1) Quels sont les éléments x du groupe G=Z/8Z tels que le sous groupe engendré par x soit égal à G. Méme question pour Z/7Z. Exercice 3 Soit G un groupe, H une partie finie non vide de G telle que : x∈H et y ∈H⇒ x.y-1∈H Montrer que H est un sous groupe de G Exercice 4 Soit E l’ensemble des couples (a,b) ou a et b sont des nombres réels avec a≠0. On définit sur E une opération en posant : (a,b).(a’,b’)= (aa’,a’b+ab’) 1) Montrer que E muni de cette opération est un groupe. Donner les coordonnées de l’élément neutre et celle de l’élément symétrique de (a,b). Le groupe est il commutatif ? 2) Soient a et b 2 réels fixés. On définit l’application f(a,b) de R dans luimême en posant f(a,b) (x)=ax+b. Montrer que l’ensemble des f(a,b) forme pour la composition des applications, un groupe isomorphe au groupe E. Exercice 5 Montrer que les nombres de la forme a+b√2, ou a∈Q et b∈Q, forment un corps pour l’addition et la multiplication usuelle. Exercice 6 Ecrire les tables de multiplication de Z/5Z. En déduire que l’anneau Z/5Z est un corps. Exercice 7 On définit sur R4 une addition et une multiplication par les formules : (a,b,c,d)+(a’,b’,c’,d’)=(a+a’,b+b’,c+c’,d+d’) (a,b,c,d).(a’,b’,c’,d’)=(aa’-bb’-cc’-dd’,ab’+ba’+cd’-dc’,ac’+ca’+db’bd’,ad’+da’+bc’-cb’). 4 Montrer que R devient ainsi un corps non commutatif appelé corps des quarternions. Exercice 8 Soit A un anneau à élément unité. Un élément x de A est dit nilpotent s’il existe un entier strictement positif m tel que xm =0. Montrer que si 1-y est nilpotent, alors y est inversible. On suppose de plus que A est commutatif. Montrer que la somme de 2 éléments nilpotents est un élément nilpotent. Prouver par un contre exemple que, si A n’est pas commutatif, la somme de 2 éléments nilpotents n’est pas un élément nilpotent. Indications Exercice 1 Le groupe des permutations de {1,2,3} est constitué des 6 éléments Id,τ1,2, ,τ1,3, ,τ2,3,σ1,2,3, ,σ1,2,3. Exercice 2 1)Si d est un diviseur de n, n=pd et {0,d,2d,……,(p-1)d} est un sous groupe de Z/nZ. 2)Par conséquent pour G=Z/8Z les éléments 1,3,5,7 engendrent G, et G=Z/7Z est engendré par chacun de ses éléments. Exercice 3 x∈H et x∈H⇒e=xx-1∈H x∈H et e∈H⇒x-1∈H x∈H et y∈H⇒ x∈H et y-1∈H⇒xy∈H Exercice 4 e=(1,0) et (a,b)-1=(1/a,-b/a2). E est non commutatif. Exercice 5 {(a+b√2),a∈Q,b∈Q} est un groupe commutatif pour l’adition d’élément neutre 0 {(a+b√2),a∈Q,b∈Q,(a,b)≠(0,0)} est un groupe pour la multiplication d’élément neutre 1, (a+b√2)-1=(a/(a2-2b2),-b/(a2-2b2)) pour (a,b)≠0. Exercice 6 Z/5Z ={0,1,2,3,4} est un groupe pour l’addition, pour la multiplication 1 est élément neutre et tout élément non nul admet un inverse : 1-1=1, 2-1=3 ,3-1=2,4-1=4 Exercice 7 L’élément neutre est pour l’adition (0,0,0,0) et pour la multiplication (1,0,0,0). Tout élément non nul de R4 admet comme inverse (a,-b,-c,-d)/(a2+b2+c2+d2) Exercice 8 0=(1-x)n=1-Cn1x+CN2 x2+…+(-1)nCnn⇒x-1=∑1n(-1)k+1Cnkxk-1 xp=yq=0⇒xn=yn=0 pour n=pq et on a alors : (x+y)2n-1= ∑0n-1C2n-1kxky2n-1-k+ ∑n2n-1C2n-1kxky2n-1-k=0 Contre exemple pour l’anneau non commutatif des matrices 2x2: x=(0 1) y=(0 0) 00 10