Feuille 1 - Institut de Mathématiques de Bordeaux

Année universitaire 2016-2017
Licence 2 de mathématiques
Structures algébriques 1 - Feuille 1
Exercice 1
a. Soient aet bdeux entiers. Montrer que : aet bsont premiers entre eux si
et seulement si a+bet ab sont premiers entre eux.
b. Trouver un couple (a, b)Z2tel que pgcd(a, b)6=pgcd(a+b, ab).
Exercice 2
Trouver un couple (u, v)Z2tel que 57u+ 13v= 1.
Exercice 3
a. Montrer que si mest un entier impair, alors m21 mod 8.
b. Soient a,b,ctrois entiers. Prouver que a2+b2+c2n’est pas congru à 7
modulo 8.
Exercice 4
Soit (An)n1une suite d’entiers 1. On suppose que pour tout (m, n)N2
vérifiant 1m<n, on a pgcd(Am, An) = pgcd(Am, Anm). Démontrer que
pgcd(Am, An) = Apgcd(m,n)pour tout (m, n)N2.
Exercice 5
Soient aet ndeux entiers 2.
a. En utilisant le résultat de l’exercice 4, montrer que pgcd(ad1, an1) =
apgcd(d,n)1pour tout entier d1.
b. En déduire que si an1est premier, alors a= 2 et nest premier.
Exercice 6
On note (Fn)n0la suite de Fibonacci définie par F0= 0,F1= 1, et Fn+2 =
Fn+1 +Fnpour tout n0.
a. Prouver que Fnet Fn+1 sont premiers entre eux pour tout n0.
b. Soient met ndeux entiers tels que 1m<n. Établir la relation
Fn=FmFnm+1 +Fm1Fnm.
1
c. En utilisant le résultat de l’exercice 4, conclure que pgcd(Fm, Fn) = Fpgcd(m,n)
pour tout (m, n)N2.
Exercice 7
Soit Gun groupe tel que g2= 1 pour tout gG. Démontrer que Gest abélien.
Exercice 8
On considère l’intervalle I=] 1,+[. Pour tout (x, y)I2, on pose xy=
xy +x+y. Montrer que est une loi interne sur I, puis que (I, )est un groupe.
Exercice 9
Soit Gun groupe. Soient Het Kdeux sous-groupes de G. Prouver que : HK
est un sous-groupe de Gsi et seulement si HKou KH.
Exercice 10
Soit Gun groupe. Soit Hune partie finie non vide de Gstable par la loi de
groupe. Démontrer que Hest un sous-groupe de G.
Qu’en est-il si Hest infini ?
Exercice 11 : centre d’un groupe
a. Soit Gun groupe. On pose Z(G) = {xG| ∀yG xy =yx}. Vérifier
que Z(G)est un sous-groupe de G.
b. Montrer que Z(S3)est trivial.
c. Soit nun entier 3. Prouver que Z(Sn)est trivial.
Exercice 12
Soient nun entier 1et aun entier. Quel est l’ordre de ¯adans le groupe Z/nZ?
Exercice 13
Soit Gun groupe. On suppose que l’ensemble des sous-groupes de Gest fini.
Démontrer que Gest fini.
Exercice 14
Soit Gun groupe fini d’ordre pair. Montrer qu’il existe un élément de Gd’ordre
2 ; indication : on pourra regrouper chaque élément avec son inverse.
Exercice 15 : nombres de Mersenne
Soit nun nombre premier impair. Soit pun diviseur premier de 2n1. Détermi-
ner l’ordre de ¯
2dans le groupe (Z/pZ). En déduire que 2ndivise p1.
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