Année universitaire 2015-2016
Licence 2 de mathématiques
Algèbre 3 - Feuille 3
Exercice 1
a. Soit nun entier 2. Soit σ∈ Snd’ordre impair. Vérifier que σ∈ An.
b. Montrer que tout élément de S6est d’ordre 6.
c. Prouver que tout élément de A7est d’ordre 7.
Exercice 2
Soit Gun groupe tel que g2= 1 pour tout gG. Démontrer que Gest abélien.
Exercice 3
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 4
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 5
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 6 : 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 7
Soient nun entier 1et aun entier. Quel est l’ordre de ¯adans le groupe Z/nZ?
Exercice 8
Considérons l’ensemble G= SL2(Z)des matrices MM2(Z)telles que det(M) =
1
1. Posons T=1 1
0 1 et U=01
1 0 .
a. Vérifier que Gmuni de la multiplication matricielle est un groupe.
b. Quel est l’ordre de Udans G?
c. Soit M=a b
c d G. Soit (q, r)Z2tel que a=cq +r. Calculer
UT qM.
d. En déduire que G=hT, Ui.
e. Posons V=01
11. Montrer que G=hU, V i. Quel est l’ordre de V?
Exercice 9 : groupes diédraux
Soient Gun groupe et nun entier 3. Supposons qu’il existe rGd’ordre net
sGd’ordre 2 vérifiant : G=hr, siet sr =r1s. Prouver que Gest un groupe
non abélien d’ordre 2n.
Exercice 10
Soit Gun groupe. On suppose que l’ensemble des sous-groupes de Gest fini.
Démontrer que Gest fini.
Exercice 11
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 12 : 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.
Exercice 13 : critère de Pépin
Soit nun entier naturel ; on pose Fn= 22n+ 1.
a. Soit pun facteur premier de Fn. Prouver que 2n+1 divise p1;indication :
on pourra considérer l’ordre de ¯
2dans le groupe (Z/pZ).
b. Supposons qu’il existe un entier atel que a(Fn1)/2≡ −1 mod Fn. En s’ins-
pirant de la question a, démontrer que Fnest premier.
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