Ensembles de Nombres
I.1 D´efinitions alg´ebriques g´en´erales
Le but de ce chapitre est de fixer certaines d´efinitions utilis´ees dans les chapitres ult´erieurs. Le choix de la
terminologie est arbitraire et varie d’un ouvrage `a un autre.
I.1.1 Lois de composition internes et externes
D´efinition : Soit Eun ensemble non vide. Une loi de composition interne (ou op´eration) sur Eest une
application ∗:E×E→E. En g´en´eral, on note x∗yau lieu de ∗(x, y). Un ensemble muni d’une op´eration est
appel´e magma (on trouve aussi les noms de monade et de groupo¨ıde).
Propri´et´es usuelles des lois de composition internes :
Commutativit´e ∀(x, y)∈E2(x∗y=y∗x)
Associativit´e ∀(x, y, z)∈E3(x∗y)∗z=x∗(y∗z)
R´egularit´e ∀(x, y, z)∈E3(((x∗y=x∗z)∧(y∗x=z∗x)) ⇒y=z)
eest un ´el´ement neutre ∀x∈E(x∗e=e∗x=x)
x0est le sym´etrique de x e est l’´el´ement neutre et x0∗x=x∗x0=e
aest un ´el´ement absorbant ∀x∈E(x∗a=a∗x=a)
iest un ´el´ement idempotent i∗i=i
Remarques :
•Les notions de r´egularit´e, d’´el´ements neutre, d’´el´ement sym´etrique et d’´el´ement absorbant peuvent ˆetre
pr´ecis´ees `a gauche ou `a droite , mais ces distinctions ne sont pas pertinentes ici.
•Si x0est le sym´etrique de xpour la loi *, alors xest le sym´etrique de x0pour cette mˆeme loi *.
•Le sym´etrique pour une op´eration not´ee additivement est g´en´eralement appel´e oppos´e.
•Le sym´etrique pour une op´eration not´ee multiplicativement est g´en´eralement appel´e inverse.
•Dans le cas g´en´eral le sym´etrique de xest not´e x−1.
Certaines propri´et´es sont moins connues, mais seront utiles par la suite.
Alternativit´e ∀(x, y)∈E2((x∗(x∗y)=(x∗x)∗y)∧((x∗y)∗y=x∗(y∗y)))
Associativit´e des puissances ∀x∈E(x∗(x∗x)=(x∗x)∗x)
Flexibilit´e ∀(x, y)∈E2(x∗(y∗x) = (x∗y)∗x)
Permutativit´e ∀(x, y, z, t)∈E4(x∗y)∗(z∗t) = (x∗z)∗(y∗t)
Neutroactivit´e ∀(x, y, z)∈E3((x∗(y∗z)) ∗x= (x∗y)∗(z∗x))
Identit´e de Moufang ∀(x, y, z)∈E3(x∗y)∗(z∗x) = x∗(y∗z)∗x
Remarques :
•Associativit´e ⇒Alternativit´e ⇒Flexibilit´e ⇒Associativit´e des puissances.
•L’associativit´e des puissances permet de d´efinir la notation xn, et au del`a la notion de polynˆome.
•Associativit´e + Commutativit´e ⇒Permutativit´e.
•Associativit´e ⇒Neutroactivit´e.
D´efinition : Soit Eet Kdeux ensembles non vides. Un loi de composition externe est une application
·:K×E→E. L`a encore, on note usuellement λ·x, voire λx au lieu de ·(λ, x).
I.1.2 Structures alg´ebriques avec une loi de composition interne
Soit (E, ∗) un magma.
D´efinition : On dit que (E, ∗) est un demi-groupe si ∗est associative.
D´efinition : On dit que (E, ∗) est un mono¨ıde si ∗est associative et poss`ede un ´el´ement neutre.
I . Introduction 4