MPSI-´
El´ements de cours Groupe sym´etrique 24 mars 2017
Groupe sym´etrique
R´edaction incompl`ete. Version alpha
Plan
I. D´efinitions ................................. 1
II. D´ecompositions ............................... 2
III. Signature .................................. 2
Index
– cycle, 1
– cycle : longeur, 1
– cycle : support, 1
– cycles disjoints, 1
– groupe altern´e, 3
– groupe sym´etrique, 1
– orbites d’une permutation, 2
– permutation, 1
– permutation circulaire, 1
– transposition, 2
I. D´efinitions
D´efinition. Le groupe des bijections de {1,· · · , n}dans {1,· · · , n}muni de l’op´eration de composition est appel´e
groupe sym´etrique. Il est not´e Sn. Un ´el´ement de ce groupe est appel´e une permutation.
On appelera aussi permutation toute bijection d’un ensemble fini dans lui mˆeme. Si Ω est un ensemble fini de
cardinal n, il existe une bijection N(num´erotation) de {1,· · · , n}dans Ω. L’application de (Sn,◦) dans le groupe
des bijections de Ω muni de ◦qui `a σ∈Snassocie N◦σ◦N−1est un isomorphisme de groupe.
On consid`erera donc toujours des permutations dans des ensembles de nombres entre 1 et n.
Plusieurs notations sont possibles pour les permutations. On peut par exemple utiliser une notation matricielle
`a deux lignes. La premi`ere ligne contient les entiers de 1 `a net la deuxi`eme contient les images de ces entiers. Par
exemple, avec n= 7,
1234567
3712645◦1234567
6413275=1234567
4212736
Proposition. Le groupe sym´etrique Snest de cardinal n!. Pour n≥3, n’est pas commutatif.
Preuve. Le cardinal de l’ensemble des bijections a ´et´e calcul´e dans la section sur les d´enombrements. Le groupe
n’est pas commutatif car
123
132◦123
213=123
3126=123
213◦123
132=123
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D´efinition. Soit kentier entre 1 et net a1,· · · , akdes entiers deux `a deux distincts entre 1 et n. On note
a1a2· · · ak
l’application qui `a un entier xquelconque entre 1 et nassocie
xsi x6∈ {a1,· · · , an}
ai+1 si x=aiavec i∈ {,· · · , k −1}
a1si x=ak
Cette application est une permutation appel´ee cycle (ou permutation circulaire) de longueur ket de support
{a1,· · · , ak}.
Il est important de remarquer que le mˆeme cycle se note de plusieurs mani`eres de cette fa¸con.
Cette cr´eation est mise `a disposition selon le Contrat
Paternit´e-Pas d’utilisations commerciale-Partage des Conditions Initiales `a l’Identique 2.0 France
disponible en ligne http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/fr/
1R´emy Nicolai C2260