2
Ker(p) =
m
T
i=1
Ker(ρi).
Enfin, parmi les représentations (ρi, Wi), il y en a exactement ai=< χV, χi>∈N, isormorphes à
la représentation irréductible (φi, Vi). Deux représentations isomorphes, ayant le même caractère,
d’après la proposition 1, elles ont en particulier le même noyau et donc, dans l’intersection
définissant Ker(ρ), il y a pour j∈[[1, r]] exactement ajnoyaux égaux à Kχj. Il vient donc :
Ker(ρ) = KχV=T
i∈I
Kχipour I={i∈[[1, r]] |ai6= 0} ⊂ [[1, r]].
Etape 2 : Inversement si H=T
i∈I
Kχi, alors Hest un sous-groupe distingué de Gcomme
intersection de sous-groupes distingués de G.
Sous-groupes distingués de D4.
Application 1. La table de D4:
D4C1C2C3C4C5
nbre d’éléments 1 1 2 2 2
représentants Id r2r s sr
χ11 1 1 1 1
χ21 1 −1−1 1
χ31 1 −11−1
χ41 1 1 −1−1
χ52−2 0 0 0
donne exactement 4groupes distingués non triviaux :
• {Id, r2, rs, sr} ' Z/2Z×Z/2Z
• {Id, r2, s, sr2} ' Z/2Z×Z/2Z
• {Id, r, r2, r3} ' Z/4Z
• {Id, r2} ' Z/2Z.
Démonstration. :
Etape 1 : (A admettre) déterminons les classes de conjugaison de D4. La structure du groupe
diédral D4nous donne :
•rs =sr−1=⇒r=sr−1s=sr3set r, r3sont dans la même classe de conjugaison.
• {Id}est clairement une classe de conjugaison.
•s=rsr =⇒s=rsr5=r(sr2)r3=r(sr2)r−1. Ainsi set sr2sont dans la même classe de
conjugaison. On vérifie de même facilement à l’aide de la relation s=rsr que les conjugués
de spar les éléments de D4sont exactement s, sr2. Soit C(s) = {s, sr2}.
•Comme s2=1=⇒sr =srs2et sr =s(rs)sd’où sr et rs sont dans la même classe de
conjugaison.
Par la formule des classes, les classes de conjugaison, ont un ordre qui divise 8et leur cardinal
est donc à chercher parmi {1,2,4,8}et {Id}constituant une classe de conjugaison, leur cardinal
est à chercher parmi {1,2,4}. De plus, {sr, rs}et {r, r3}ne pouvant pas se trouver dans la même
classe de conjugaison car rs, sr sont de déterminant −1, alors que r, r3sont de déterminant 1,
on dénombre au total 5classes de conjugaison que sont :
C1={Id}, C2={r2}, C3={r, r3=r−1}, C4={s, sr2}, C5={sr, rs}={sr =sr3}.
On a donc (à isomorphismes de représentations près) exactement 5représentations irréductibles
pour D4dont on note (χi)1≤i≤5les caractères irréductibles où χ1désigne le caractère trivial.
Etape 2 : en notant (ni)1≤i≤5les degrés des représentations irréductibles, on a
5
P
i=1
n2
i= 8
ce qui implique (n1, n2, n3, n4, n5) = (1,1,1,1,2) et il y a ainsi 4représentations irréductibles
d’ordre 1pour lesquels les caractères associés sont en particulier des éléments du dual b
D4ie
des morphismes de D4dans C∗et un caractère associé à une représentation irréductible d’ordre
2, noté χ5.
Méthode : Pour établir la table des caractères, il suffit de déterminer la valeur des caractères
sur les représentants {Id, r2, r, s, sr}des 5classes de conjugaison. Les (χi)1≤i≤4étant de degré 1,
ce sont des morphismes de groupes de D4−→ C∗et on a s2=Id =⇒χi(s)2=1=⇒χi(s) = ±1,
de même (rs)2=Id =⇒χ(rs)2=1=⇒χi(rs) = ±1. De plus,