MAT5920 S´
eminaire II Hiver 2013
Feuille d’exercices 3
Exercice 1. Soit Run anneau.
a. Montrer que l’application de ψ: HomR(R, M)Md´efinie par ψ(f) = f(1R) est une
isomorphismes de R-modules `a gauche.
b. Montrer que l’application ϕ:REndR(M) d´efinie par ϕ(r) = rIdM, o`u IdMest
l’endomorphisme identit´e, est un morphisme d’anneaux.
c. En d´eduire que les R-alg`ebres EndR(R) = HomR(R, R) et Rsont isomorphes.
Exercice 2.
Pour un id´eal Id’un anneau Ret un entier nN, on d´efinit Incomme l’ensemble
des combinaison lin´eaire finie des ´el´ements de la forme i1· · · in, o`u i1, . . . , inI.
Soit Run anneau commutatif. Soit Iun id´eal de Rtel que In={0}pour un certain nN.
Soit ϕ:MNun R-morphisme. Montrer que si l’application ¯ϕ:M/IM N/IN d´efinie
par ¯ϕ(m+IM) = ϕ(m) + IN est sujective, alors ϕest surjective.
Exercice 3. Soit Ret Sdeux anneaux. Montrer les ´enonc´es suivants.
a. Pour RASet RB, HomR(A, B) est un S-module `a gauche par sf :a7→ f(as).
b. Pour RASet BS, HomS(A, B) est un R-module `a droite par fr :a7→ f(ra).
c. Pour SBRet AR, HomR(A, B) et un S-module `a gauche par sf :a7→ s(f(a)).
d. Pour SBRet SA, HomS(A, B) est un R-module `a gauche par fr :a7→ f(a)r.
Exercice 4. Soit Run anneau. Soit MRun R-module quelconque et RNun R-module libre
avec base {e1, e2, . . . , en}.
a. Montrer que tout ´el´ement de MRNs’exprime de fa¸con unique sous la forme
n
X
i=1
miei,o`u miM.
b. En d´eduire que si Pn
i=1 miei= 0, alors mi= 0 pour tout i∈ {1,2, . . . , n}.
Exercice 5. Montrer que dans la cat´egorie Ab, les ´epimorphismes sont les morphismes
surjectifs et les monomorphismes sont les morphismes injectifs.
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Exercice 6. Soit Cun cat´egorie.
Un objet Fde Cest un objet final si, pour tout XObj(C), il existe un
unique morphisme XF.
Un objet Ide Cest un objet initial si, pour tout XObj(C), il existe un
unique morphisme IX.
Un objet Nde Cest un objet nul si Nest `a la fois initial et final.
a. Montrer qu’un objet initial est unique `a isomorphisme pr`es.
b. Montrer qu’un objet final est unique `a isomorphisme pr`es.
c. Soit Cune cat´egorie avec un objet nul. Montrer que HomC(X, Y )6=pour tous
X, Y Obj(C).
d. Montrer que Gr,Ann1,EvRet MatRcontiennent des objets nuls.
e. Montrer que Ens a un objet initial et un objet final, mais pas d’objet nul.
Exercice 7.
Le groupe d´eriv´e d’un groupe Gest le sous-groupe de Gengendr´e par les ´el´ements
de la forme ghg1h1:
G0=ghg1h1:g, h G.
Il est un sous-groupe normal de Get le groupe quotient G/G0est ab´elien.
Soient Gr la cat´egorie des groupes et Ab la cat´egorie des groupes ab´eliens.
a. Montrer que la correspondance
G7−G/G0
Gϕ
H7−G/G0¯ϕ
H/H0
o`u ¯ϕ(gG0) = ϕ(g)H0pour tout gG, d´efinit un foncteur Ab :Gr Gr. (En fait, Ab
prend valeurs dans Ab.)
Exercice 8. Montrer que, pour le monomorphisme j:Z/2ZZ/4Z, le morphisme induit
j1 : Z/2ZZZ/2ZZ/4ZZZ/2Zest nul.
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