2
Exercice 10.
(a) Soit (G, ·)un groupe. Montrer l’équivalence de :
-i- Gest abélien.
-ii- Pour tout a, b ∈G, on a : (ab)2=a2b2.
-iii- Pour tout a, b ∈G, on a : (ab)−1=a−1b−1.
-iv- L’application fde Gdans Gdéfinie par f(x) = x−1est un automorphisme.
(b) En déduire que si pour tout x∈G,x2=e, alors Gest abélien.
Exercice 11. [•]
Déterminer les sous-groupes du groupe additif Z.
Exercice 12.
Soit (G, ?)un groupe fini, d’élément neutre e. Montrer que pour tout hélément de G, l’ordre
de hest égal à inf{n≥1 ; hn=e}.
Exercice 13. [•]
(a) Soit (G, ·)=({e, a, . . . , a5},·)un groupe cyclique d’ordre 6. Calculer les ordres respectifs
de a, a2, . . . , a5.
(b) Soit (G, ·) = ({e, a, . . . , an−1},·)un groupe cyclique d’ordre navec n≥2. Soit k∈
{1, . . . , n −1}. On veut montrer que akest d’ordre n/PGCD(n, k).
On pose d=PGCD(n, k)et on rappelle qu’on peut alors écrire : n=dn1,k=dk1avec
PGCD(n1, k1) = 1.
-i- Calculer (ak)n1.
-ii- Montrer que si h∈N∗vérifie (ak)h=e, alors n1divise h. Conclure.
Exercice 14. [•]
Soit le groupe G= (Z/12Z,+).
(a) Déterminer le sous-groupe Hde Gengendré par 6et 8, et déterminer son ordre.
(b) Caractériser les générateurs de G.
(c) Quel est l’ordre de l’élément 9?
Exercice 15. [•]
Étudier les structures de groupes d’ordre inférieur ou égal à 5. Pour chaque structure, donner
au moins un exemple.
Exercice 16. [•]
Soit fun morphisme de groupes de (Z/15Z,+) dans (Z/18Z,+).
(a) Montrer que fest caractérisé par f(1).
(b) Déterminer les ordres possibles de f(1).
(c) En déduire la liste des morphismes de groupes de (Z/15Z,+) dans (Z/18Z,+).
Exercice 17. (Contrôle continu 1 année 2013-2014)
(1) On se place dans le groupe (Z/15Z,+).
(a) Déterminer l’ordre de ¯
3et de ¯
4.
(b) Déterminer le sous-groupe h¯
6,¯
9iengendré par ¯
6et ¯
9.
(2) On se place dans (Z/nZ,+). Soient 1≤k, l ≤n−1et d:= PGCD(k, l). On veut montrer
que h¯
k, ¯
li=h¯
di.
(a) Montrer que ¯
k∈ h ¯
diet ¯
l∈ h ¯
di.