0.0.1 Sous groupe engendré par un élément.
•Soit (G, ∗)un groupe commutatif et a∈G. On note
∀n∈N
∗
, a
n
=a∗.. ∗a, n fois
∀n∈Z
−
, a
n
= (a
−n
)
−1
et a
0
=e.
Gr(a) = {a
n
, n ∈Z}
L’ensemble Gr(a)est un sous-groupe de Gappelé sous groupe engendré par a
Par exemple si (G, ∗) = (U, ×)est le groupe des complexes de module 1, et a=e
2iπ
5
Gr(a) = 1, a, a
2
, a
3
, a
4
=U
5
n’est autre que le sous groupe des racines cinquièmes de l’unité dans C.
•Ordre d’un élément dans un groupe
Soit a∈G. On dit que aest d’ordre fini ssi il existe un entier p1tel que
a
p
=eet ∀k∈ {1, .., p −1}, a
k
=e.
pest l’ordre de a:il est unique lorsqu’il existe , mais n’existe pas nécéssairement
par exemple dans (U, ×), a =e
i
n’est pas d’ordre fini
2
, alors que a=e
2iπ
5
est d’ordre 5
•Groupe cyclique . Un groupe Gest cyclique lorsqu’il existe un élément ade ce groupe tel que
Gr(a) = G
Par exemple ( Z,+) est cyclique car Z=Gr(1) = Gr(−1) ,U
5
est cyclique car U
5
=Gr(e
2iπ
5
), cependant
(R,+) n’est pas cyclique puisque si a= 0,Gr(a) = Za={na, a ∈Z}, et Za=R
On appelle générateur d’un groupe cyclique tout élément aqui vérifie Gr(a) = G
•Le groupe U
n
des racines n
i`emes
de l’unité est cyclique , de cardinal n. Il admet pour générateur α=e
2iπ
n
, ainsi
que tous les éléments de la forme α
k
ou 1kn−1est un nombre premier avec n.
0.0.2 Le groupe symétrique
•Groupe symétrique . On nomme ainsi le groupe S
n
des permutations de {1, .., n}
Card(S
n
) = n!
•La transposition t
i,j
de S
n
est l’application telle que t
i,j
(i) = j, t
i,j
(j) = iqui laisse tous les autres éléments de
{1, .., n}invariants
•Le cycle c
i
1
,..,i
k
est l’application ctelle que ∀j∈ {1, .., k −1}, c(i
j
) = i
j+1
et c(i
k
) = i
1
Une transposition est un cycle de longueur 2
•Génération de S
n
par les transpositions
∀σ∈S
n
,∃p∈N
∗
,∃t
1
, .., t
p
,p transpositions telles que σ=t
1
ot
2
o.......ot
p
Remarque : toute permutation peut se décomposer comme produit commutatif de cycles à supports disjoints
Par exemple f:1234567
4152376est la composée commutative de c
1,4,2
,c
3,5
, c
6,7
•Signature d’une permutation
∀σ∈S
n
, σ =t
1
ot
2
o.......ot
p
⇒ε(σ) = (−1)
p
L’application εest un morphisme de (S
n
, o)dans ({−1,1},×).C’est d’ailleurs le seul morphisme non trivial.
•Le noyau de ce morphisme est l’ensemble des permutations dont la signature est égale à 1 , que l’on nomme
permutations paires
A
n
={σ∈S
n
, ε(σ) = 1}
2
en effet a
k
=e
ik
: a
k
= 1 ⇔k= 2rπ ⇔k=r= 0 car sinon on aurait π∈Q