Aide-mémoire. Un sous-ensemble H d`un groupe G est dit être un

Aide-m´emoire.
Un sous-ensemble Hd’un groupe Gest dit ˆetre un sous-groupe de Gsi et seulement si les trois propri´et´es
suivantes sont v´erifi´ees:
(a) eH;
(b) xy Hpour tout x, y H;
(c) x1Hpour tout xH.
Soit σSn, une permutation de n. Notons cette permutation de la fa¸con suivante:
σ=123· · · (n1) n
σ(1) σ(2) σ(3) · · · σ(n1) σ(n).
La longueur de σest d´efinie et not´ee par
`(σ) = #{(i, j)|1i < j n, σ(i)> σ(j)},
i.e. `(σ) est le nombre d’inversions de σ.
Soit σ, σ0Sn, deux permutations de n. Alors nous avons
(a) `(σ1) = `(σ), o`u σ1est l’inverse de σ, i.e. σet σ1ont le mˆeme nombre d’inversions.
(b) `(σσ0)`(σ) + `(σ0) (mod 2), i.e. `(σσ0) et `(σ) + `(σ0) ont la mˆeme parit´e.
An={σSn|`(σ) est paire}est le groupe altern´e.
Th´eor`eme de Lagrange Soient Gun groupe fini et Hun sous-groupe de G. Alors #(H) divise #(G).
Plus g´en´eralement, si Het Ksont deux sous-groupes de Gtels que KHGet Kest d’indice fini, alors
Hest d’indice fini et [G:K] = [G:H][H:K].
Un groupe Gest dit simple si et seulement si G6={e}et les seuls sous-groupes normaux de Gsont ses
sous-groupes triviaux, i.e. {e}et G.
Th´eor`eme. Soient n3etG=An, le groupe altern´e. Alors
(a) Anest simple si et seulement si n6= 4.
(b) A4a un et un seul sous-groupe de Sylow ayant 4 ´el´ements et ce sous-groupe est normal dans A4.
´
Etant donn´e deux ´el´ements x,yd’un groupe G, alors l’´el´ement x1y1xy est le commutateur de xet yet
sera not´e (x, y).
Soit G, un groupe. Alors le sous-groupe d´eriv´e de G, not´e D(G) ou encore (G, G), est le sous-groupe de
Gengendr´e par l’ensemble {(x, y)|x, y G}de tous les commutateurs de G.
Proposition. Soient un groupe G, son sous-groupe d´eriv´e D(G) et un sous-groupe Hde G. Nous avons:
(a) D(G) est un sous-groupe normal de G.
(b) Le groupe quotient G/D(G) est ab´elien.
(c) D(G)Hsi et seulement si Hest un sous-groupe normal tel que le quotient G/H est ab´elien.
efinition. Soit un groupe G. La suite eriv´ee de Gest la suite des sous-groupes {Dn(G)}n0efinie
par r´ecurrence: D0(G) = Get Dn+1(G) = DDn(G)pour n0.
efinition. Un groupe Gest esoluble s’il existe un entier ntel que Dn(G) = {e}.
efinition. ´
Etant donn´e deux groupes Get H, une fonction φ:GHest un homomorphisme (de
groupes) si et seulement si φ(g1g2) = φ(g1)φ(g2) pour tout g1, g2G.
efinition. ´
Etant donn´e un homomorphisme φ:GHdu groupe Gvers le groupe H, alors φest dit ˆetre
un isomorphisme si et seulement si φest bijectif. En particulier, si G=Het que φest un isomorphisme,
alors φest dit ˆetre un automorphisme.
Soit un groupe F. Alors Aut(F) = {φ:FF|φest un automorphisme de F}avec la composition de
fonction (φ1, φ2)7−φ1φ2, o`u φ1, φ2Aut(F), est un groupe.
Notation. Soient deux groupes Fet Get un homomorphisme τ:GAut(F) de groupes. Pour tout
gG, alors τ(g) est un automorphisme de F, c’est-`a-dire que τ(g)Aut(F). Nous noterons τ(g)(f) par
gf.
Proposition. Soient F,Get τ:GAut(F) comme ci-dessus. Consid´erons le produit cart´esien F×G=
{(f, g)|fF, g G}. La fonction
(F×G)×(F×G)(F×G),(f, g),(f0, g0)7→ (f, g)·(f0, g0)= (fgf0, gg0)
est une loi de composition de groupes. Le groupe ainsi obtenu sera not´e F×τGet est appel´e le produit
semi-direct externe de Fet Grelativement `a τ.
Th´eor`eme de Sylow. Soient Gun groupe fini et pun nombre premier. Si pedivise #Get que pe+1 ne
divise pas #G, alors
(a) il existe au moins un sous-groupe Hde Gayant pe´el´ements et pour tout e0< e, il existe au moins un
sous-groupe H0de Gayant pe0;
(b) tout sous-groupe Kayant pe´el´ements est conjugu´e `a H, i.e. il existe un ´el´ement gGtel que
K=gHg1;
(c) le nombre nG(pe) de sous-groupes de Gayant pe´el´ements est ´egal `a #G/#(NG(H)) = [G:NG(H)] et
nG(pe)1 (mod p). Ici NG(H) d´esigne le normalisateur de Hdans G, i.e. NG(H) = {gG|gHg1=
H}.
Soit la matrice Ade d´eterminant det(A)6= 0, alors son inverse
A1=1
det(A)
a22 a23
a32 a33
a12 a13
a32 a33
a12 a13
a22 a23
a21 a23
a31 a33
a11 a13
a31 a33
a11 a13
a21 a23
a21 a22
a31 a32
a11 a12
a31 a32
a11 a12
a21 a22
o`u
A=
a11 a12 a13
a21 a22 a23
a31 a32 a33
.
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