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ALGÈBRE ET GÉOMÉTRIE

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  • Comment expliquer l'algèbre ?

    L'algèbre est une branche des mathématiques qui représente les problèmes sous forme d'expressions mathématiques, en utilisant des lettres ou des variables (c'est-à-dire x, y ou z) pour représenter des valeurs inconnues qui peuvent changer.

  • Qui a créé la géométrie ?

    Euclide est un grand mathématicien de l'Antiquité et il est souvent appelé le père de la Géométrie.

  • Quel est le rôle de la géométrie ?

    La géométrie tient un rôle capital dans le processus de conception.
    Les architectes utilisent la géométrie pour étudier et diviser l'espace ainsi que pour dessiner les plans détaillés d'un bâtiment.

  • Al-Khwarizmi était un mathématicien, astronome et géographe persan du IXe siècle.
    Il est souvent considéré comme le père de l'algèbre et le terme « algèbre » lui doit son nom.

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ALGÈBRE ET GÉOMÉTRIE

ALGéBREETGƒOMƒTRIEFranoisCOMBESProfesseurdeMathŽmatiquesˆlÕUniversitŽ dÕOrlŽansAVANTPROPOSenLicencede MathŽmatiques.Lecontenu decetensei gnementdŽcoulaitlui-mme desexigencesdespr ogrammesdesConcours duCAPESetdelÕAgrŽgationde MathŽma-tiqueauxquelsla grandemajoritŽdes Žtudiantsdece cursussedestinaient.quenousavons mentionnŽs,incluantde nombreuxexemples etexercices dÕapplica-tion.Ilintr oduitlesnotions algŽbriquesdegroupe(partieI) etdÕanneau(p artieIII).IllesutilisedÕune partdans lecadre delagŽomŽtrie afÞneet delagŽomŽtrie euclidienne(partieII),et dÕautrepart enthŽoriedes nombres(partieIV),chapitres importants danslaformationdes futursenseignants.Lesfondementsde lagŽomŽtrie afÞnene sontplusenseignŽs danslesPremiersCyclesUniversitaires oilafallufaire placeˆde nouvellesdisciplines.CÕest dansledegr oupeestpartoutsous-jacenteengŽomŽtrie.

Elleytr ouvedÕinnombrablesillustra-tionsetapplications.

DepuisF.Klein etH.PoincarŽ, lesgŽomŽtries,euclidiennes ouEngŽomŽtrieplane euclidienne,apparaissent diversgroupes classiques:gr oupedeshomothŽtiesettranslations, groupedes isomŽtries,groupe desdŽplacements,groupedessimilitudes, dont lastructur edoittr econnue.Parailleurs, lanŽcessitŽdedŽcouperles cursusenUnitŽs dÕenseignementsŽpa-rŽes,crŽe artiÞciellementunedivisiondesmathŽmatiquesen disciplinesquelÕon atendanceˆconsidŽr ercommedes domainesdisjoints.Or,danslarŽalitŽ, ethistorique-exemple,cÕestle dŽveloppementde lÕanalysequia provoquŽla naissancedela gŽomŽ-trieanalytique au17eeebriqueau20echaquediscipline apportantsesoutilsˆlÕautre :preuve gŽomŽtriquede lÕexistencedesolutionspour desŽquationsdiophantiennes enarithmŽtique,dŽmonstration al-etaucompas (quadrature ducercle, contructiondespolygonesrŽguliers, ), etc.vrage,nousavons volontairementlimitŽ lecontenuaux notionsÞgurantexplicitementdansles programmesdesConcoursder ecrutementdesenseignantsduSecond DegrŽ:groupescycliquesetabŽliens,gr oupesymŽtrique,gr oupesdetransformations gŽomŽ-triquesclassiques,anneau despolyn™mes,applications classiquesˆlÕarithmŽtique, ˆlathŽorie desnombresLespartiesde celivre quinesont pasexplicitementau programmeduCAPESdeMathŽmatique,etqui concernentplut™tl aprŽparationˆ lÕAgrŽgation,apparaissentˆfactoriels.C.POP, J.F.HA VET,J.

P.SCHREIBERqui mÕontaccordŽ beaucoupdetempspourmÕaiderˆ surmonterles difÞcultŽspratiques liŽesˆlÕutilisationdeslogiciels, etquimÕontfait lecadeaule plusprŽcieuxpour unmathŽmaticien: desexemplesintŽ-ressants,desremarques originales,quiont enrichicetouvrage.Jeremer cieŽgalementlesEditionsBREAL,quiontacceptŽ depublierce livre,etVERSIONNUMƒRIQUERE VUEETCORRIGƒEJ.F.H AVETMAI2015IGROUPES91LacatŽgorie desgroupes111.

1) FactorisationdÕune application. 111. 2) Loide compositioninternesur unensemble. 131. 3) Notionde groupe. . 151. 4) Homomorphismesde groupes. . 161. 5) Sous-groupes . 181. 6) Noyauet imagedÕunhomomorphisme 201. 8) Groupe quotient 231.

9) Factorisationdes homomorphismes 241.10Pr oduitdirectdegroupes . . .251.11CaractŽrisationdu produit direct. . . 261.12ProcŽdŽ desymŽtrisation .271.13Sous-groupes deZetdeR 281.14Sous-groupe engendrŽparunŽlŽment. 301.15Exercices duchapitre1. . 312Actionsde groupes392.

1) Groupe agissantsurunensemble .392. 2) Orbite,stabilisateur dÕunpoint. .412. 3) ActiondÕun groupeÞni surunensemble Þni 432. 6) Produits semi-directs . .472. 7) CaractŽrisationdes produits semi-directs. . . 482. 8) Exercices duchapitre2 .503GroupesabŽliens Þnis593. 1) Groupes cycliques,gŽnŽrateurs 593. 2) Homomorphismesentr egroupes cycliques .603. 3) Sous-groupes dÕungroupecyclique . 623. 4) Produit dedeuxgroupescycliques. . .633. 5) Groupes dÕordrepremier. .643. 6) DŽcomposition cycliquedÕungr oupeabŽlienÞni . 653. 7) Groupes rŽsolubles 693. 8) Exercices duchapitre3 . .7154Legroupe symŽtrique794. 1) DŽcompositiondÕune permutationencycles 794. 2) Cycles conjuguŽs .804. 3) GŽnŽrateursdu groupe symŽtrique . 814. 4) Signature dÕunepermutation .814. 5) NonrŽsolubilitŽ dugroupe despermutations. . .834. 6) Exer cicesduchapitre4. . 845Sous-groupesde Sylow915. 2) Structur edequelquesgroupesÞnis 945. 3) Groupes dÕordre8 .965. 4) Exercices duchapitre5 .97IIGEOMETRIE1036GŽomŽtrieaf Þne1056. 1) Espaceaf ÞneassociŽ ˆunespacevectoriel 1056. 3) Applicationsaf Þnes. . .1096. 4) ExistencedÕapplications afÞnes . .1116. 5) Isomorphismesaf Þnes . .1126. 6) Sous-espacesaf Þnes. . .1146. 7) Sous-espacesaf Þnesendimension Þnie 1156. 8) Sous-espacesaf Þnesetapplications afÞnes . 1176.

9) Gr oupeafÞne . 1186.10Groupe deshomothŽtiesettranslations 1206.11OrientationdÕun espaceafÞne rŽel 1216.12Exercices duchapitre6 . .1237Barycentresen gŽomŽtrieafÞne 1337.

1) Barycentres 1337. 2) Applicationsaf Þnesetbarycentr es 1357. 3) Sous-espacesaf Þnesetbarycentr es 1367. 5) Espaceaf ÞnehyperplandÕun espacevectoriel .1397. 6) Parties convexesdÕunespace afÞnerŽel 1417. 7) Enveloppeconvexe dÕunepartie. 1437.

8) PointsextrŽmaux dÕunepartieconvexe 1437.11Exercices duchapitre7 . .1488GŽomŽtrieaf Þneeuclidienne1538.

1) Espacesaf Þneseuclidiens . .1538. 2) Rappelssur legroupe orthogonal . .1548. 3) IsomŽtriesaf Þnes . .1568. 4) SymŽtriesorthogonales 1578. 5) SymŽtriesglissŽes .1598. 6) IsomŽtriespr oduitsdesymŽtries hyperplanes 16068. 7) Groupe desisomŽtriesdeEn1628. 8) DŽcompositioncanonique dÕuneisomŽtrie. 1638.

9) ClassiÞcationdes isomŽtriesdu plan 1648.10ClassiÞcationdes isomŽtriesde lÕespace 1668.11Groupe dessimilitudes 1708.12Sous-groupes Þnisdugroupedes dŽplacements . 1718.13Exercices duchapitre8 . .174IIIANNEAUX1879GŽnŽralitŽssur lesanneaux1899.

1) Les objetsdecette catŽgoriemathŽmatique. 1899. 2) Les morphismesdanscette catŽgoriemathŽmatique. 1929. 3) Lessous-anneaux 1949. 4) Sous-anneau engendrŽparune partienonvide .1959. 5) IdŽauxdÕun anneau .1959. 6) Intersectionet sommedÕidŽaux .1969. 8) IdŽauxmaximaux 1999.

9) Corps .2009.11Quotientpar unidŽalmaximal .2049.12Sous-corpspr emierdÕuncorps . .2059.13Exercices duchapitre9. . 20610Anneauxde polyn™mes21310.

1) Polyn™mesˆ coefÞcientsdans unanneau. . 21310. 2) Divisioneuclidienne .21510. 3) Fonctionpolynomiale etracines dÕunpolyn™me. .21610. 4) DŽrivŽeformelle dÕunpolyn™me,formule deTaylor .21710. 5) MultiplicitŽdÕune racine. .21810. 6) Unexemple: lespolyn™mescyclotomiques 21910. 7) Groupe KlorsqueKestuncorps commutatif 22110.

8) Lepolyn™me dÕinterpolationde Lagrange 22410.10Exercices duchapitre10 22611Anneauxprincipaux 23711.

1) IdŽauxprincipaux, anneauxprincipaux. .23711. 2) Exemplesclassiques: lesanneauxeuclidiens 23811. 3) EntiersdÕun corpsquadratique .24011. 4) DivisibilitŽdans unanneauprincipal .24111. 5) DŽcompositionen facteursirrŽductibles. .24411. 6) Anneau desentiersde Gauss 24611. 8) Quotients danslesanneaux principaux 25011. 9) Exercices duchapitre11. . .2527IVThŽoriedes nombres26112ArithmŽtique26312. 1) Congruences, anneauZ/nZ 26312. 3) RŽsidusquadratiques .26712. 4) Nombres premiers . 26912. 5) Nombres deMersenne,nombresde Fermat . .27012. 7) Equationsdiophantiennes .27312. 8) Exercices duchapitre12 27713NombresalgŽbriques 28913. 3) Nombres transcendants 29213. 4) Lecorps desnombr esalgŽbriques. . .29413. 7) Exercices duchapitre13 . 30114Anneaux factoriels30714. 1) UnegŽnŽralisation desanneauxprincipaux 30714. 2) Polyn™mes primitifs 31014. 3) IrrŽductibilitŽdes polyn™mes. .31114. 4) Anneau despolyn™messur unanneaufactoriel .31214.

6) IrrŽductibilitŽdes polyn™mescyclotomiques .317INDEX3198GROUPES9Chapitre1LacatŽgoriedes groupes1.

1) FactorisationdÕune applicationDŽÞnition.Onappeller elationdՎquivalencesur unensemblenonvideE,uner elationbinaireRsurEvŽriÞantlesconditions suivantes:a)"x#ExRx(rŽßexivitŽ),b)"x#E"y#ExRy$yRx(symŽtrie),c)"x#E"y#E"z#E(xRyetyRz)%xRz(transitivitŽ).LapartieCx={y#E|xRy}deEestappelŽela classedՎquivalencemoduloRdex.Pourtout z#Cyonaz#Cxy&Cx.Commeles conditionsx#Cyety#Cxx&CyetdoncCx=Cy.Ilen rŽsultequetout x#EappartientˆlÕune despartiesde lafamille (Cxx#Eetˆune seule.LesclassesdՎquivalenceconstituent unepartition deE.NotonsP(E)lÕensembledesparties deE.Lafamille (Cxx#Econstitueunsous-ensembledeP(E)appelŽlÕensemblequotientde EparR.Onle noteE/R.Danslasuite,l aclassede x#Eseravuee ssentiellementcomme ŽlŽmentdecenouvelensembleE/RetseranotŽe x.LÕapplicationcanonique j:x'(xestsurjectivedeEsurE/R.ConsidŽronsuneapplicationfdeEdansunensemble F.Soit(x,y)#E)E.Po-sonsxRfysietseul ementsi f(x)=f(y).OndŽÞnit ainsiuner elationd ՎquivalenceRfsurE.Ellepartage EenclassesdՎlŽments ayantlamme imageparf.Pourlasurjection canoniquej:E(E/RconsidŽrŽeprŽcŽdemment,on aRj=R.Proposition.ConsidŽronsunerelationdՎquivalence RsurlÕensembleE,uneapplication fdeEdansunautr eensembleFconstantesurtoute classedՎquivalencex.Ilexiste alorsuneapplicationfdeE/RdansF,unique,telle quef*j=f.Ona Im(f)=ImfLÕapplicationfestinjectivesi etseulementsi R=RfDŽmonstration.Laconditionf*j=fimposelavaleur f(x)=f(x)pourtoutŽlŽmentxdeE/R,dÕolÕunicitŽ def.LÕexistencetientaufaitque festconstantesur touteclassex.Lavaleur f(x)nedŽpendquede x#E/Retnondu reprŽsentantparticulier xdelaclasse x.Ilexiste1112CHAPITRE1.

LACATƒGORIE DESGROUPESdoncuneapplication fbiendŽÞniede E/RdansFtellequef(x)=f(x),cÕest-ˆ-diretellequef*j=f.Ona ŽvidemmentIm(f)=ImfEnÞn,festinjectivesi lesconditions f(x)=f(y)etx=ysontŽquivalentes.Orx=y$xRyetf(x)=f(y)$f(x)=f(y)$xRfy.Doncfestinjectivesi etseulementsi R=RfDŽÞnition.Onditque fsedŽduitde fparfactorisation,ou parpassageau quotient.Corollaire.Soitf:E(Funeapplication.Elle admetla dŽcompositioncanoniquef=i*f*joj:E(E/RfdŽsignelasurjection canonique,of:E/Rf(f(E)estbijectiveeto i:x'(xestlÕinjectionnatur elledef(E)dansF.Exercice1.SoitRunerelation binairesurunensemble E.Onappelle graphedeR,lapartie GR={(x,y)#E)E|xRy}deE)E.QuellespropriŽtŽs deGRtraduisentlefait queRestuner elationdՎquivalence?Quedire dÕunerelationdՎquivalencequi estaussiune relationdÕordre?SiE=[0,3[,dessinerle graphedela relationbinair ex+y(mod1).Solution.LarŽßexivitŽ( "x#ExRx)signiÞeque GRcontientladiagonale ]={(x,x);x#E}.LasymŽtrie esttraduitepar lÕinvariancedeGRdanslasymŽtrie(x,y)'((y,x)parrapportˆ ladiagonaleLatransitivitŽ delar elationRsigniÞequesi deuxpointsM=(x,y)etN=(y,z)dugraphe,sont telsqueÒlÕordonnŽeÓydeMetÒlÕabscisseÓde NsontŽgales,alorsP=(x,z)estluiaussi ŽlŽmentdeGRLarelation dՎquivalenceRnepeut treune relationdÕordreque siGR=],cÕest-ˆ-diresilesclassesdՎquivalence sonttoutesponctuelles. (RestlՎgalitŽ. )Exercice2.Soientf:X(Yetg:X(Zdesapplicationssurjectives.MontrerqueRf=Rgsietseulement sÕilexiste unebijectionudeYsurZtellequeg=u*f.Solution.SÕilexisteu:Y(Zinjectivetelle queg=u*f,pourtout x#Xettouty#XonaxRgy$g(x)=g(y)$u(f(x))=u(f(y))$f(x)=f(y)$xRfyDoncRf=Rg.RŽciproquement, supposonsqueRf=Rg.DŽsignons parjlasurjectioncanoniquede XsurX/Rf=X/Rg.LesdŽcompositions canoniquesdefetgdonnentdesbijections f:X/Rf(Yetg:X/Rg(Ztellesquef=f*jetg=g*j.Alors u=g*f,1estunebijection deYsurZtellequeu*f=(g*f,1)*(f*j)=g*j=g.1.2.LOIDE COMPOSITIONINTERNESUR UNENSEMBLE131.

2) Loi decompositioninterne surunensembleDŽÞnition.Onappelleloi decompositioninterne, ouopŽration,sur unensembleE,uneappli-cation(x,y)'(x]ydeE)EdansE.CetteopŽrationest ditecommutativesix]y=y]zpourtoutx#Eettouty#E.Elleestdite associativesi(x]y)]z=x](y]z)pourtousx#E,y#E,z#E.SÕilexistee#Etelquee]x=xpourtoutx#Eonditque eestneutreˆgauche.SÕilexistee#Etelquex]e=xpourtoutx#Eonditque eestneutreˆdroite.Onditque e#EestneutresÕilestneutr eˆgauche etneutreˆdroite.SilÕopŽrationest notŽeadditivement,lՎlŽment neutrese note0et sÕappellele zŽro.Ondit quea#EestrŽguliersipour toutx#Eetpourtout y#E,(a]x=a]y)%(x=y)etsi(x]a=y]a)%(x=y).Danslasuite, uneloide compositioninternesera leplussouvent notŽe(x,y)'(xy(notationmultiplicative) ou(x,y)'(x+y(notationadditive).La notationaddi-tivenÕestemployŽequedansdescasolÕopŽrationestcommutative(maispastoujourscommelemontr elÕexempledu produitdansRouC).Sie#Eestneutre ˆgaucheetsie#Eestneutre ˆdroiteona e=ee=e.Alorse=eestunŽlŽment neutre.SÕil existeunŽlŽment neutre,ilestdoncunique.SupposonsquelÕop Žrationsoitassociative etquÕilexisteunŽlŽmentneutr ee.Soitn#N.Onnote xn(ounxsilÕopŽrationest notŽeadditivement),lՎlŽment esin=0,lՎlŽmentxáááxproduit(ousomme)de xparlui-mmenfoissi n>0.Six#Eadmetuninverseˆgauche y(telqueyx=e)etun inverseˆdr oitez(telquexz=e),alorsy=zcary=ye=y(xz)=(yx)z=ez=z.CetŽlŽmentydeEvŽriÞedoncles relationssuivantes,yx=xy=e,etilestleseulˆlesvŽriÞer.OnlÕappellelÕinversedexetonlenotex,1.Silesnotationssontadditives,on lÕappellelÕopposŽdexetonle note,x.Ona (x,1,1=x.Six,y#Esontinversibles,alors xyestinversibleet (xy),1=y,1x,1.Enef fet,(y,1x,1)(xy)=y,1(x,1x)y=y,1ey=y,1y=e,etona demme(xy)(y,1x,1)=e.Enparticulier, x2estinversibleet apourinverse (x,12quelÕonnote x,2.ParrŽcurrencesurk#N,onvoit quexkadmetpourinverse lՎlŽment(x,1k,quelÕonnotex,k(ou,kxennotationadditive).DŽÞnition.OnditquÕune relationdՎquivalence RsurlÕensembleEestcompatibleavec uneloidecompositioninterne (x,y)'(x]ydŽÞniesurEsipourtous x,y,x,y#E,(1)xRxetyRy%(x]y)R(x]y14CHAPITRE1.

LACATƒGORIE DESGROUPESProposition.Silar elationdՎquivalence Restcompatibleavec lÕopŽration]surE,enposantxáy=x]yondŽÞnitune opŽrationsur E/R.Si]estassociative(r esp.commu-Six#Eestinversible,xestinversibledans E/R.Soninverse estlaclasse dex,1DŽmonstration.Soit(a,b)#(E/R))(E/R).Ilexiste x#Eety#Etelsquex=a#Eety#Edesclassesaetb,onaxRxetyRy.Lacondition (1)montre quex]y=x]y.Ainsi,x]y#E/RnedŽpendque deaetdebetnondes reprŽsentantsxetychoisis.Ilexiste doncuneapplicationbiendŽÞnie de(E/R))(E/R)dansE/Rtellequepour toutx#EetSi]estassociativesur E,ilen estdemme pourlÕopŽrationquotient car:(xáy)áz=(x]y)áz=(x]y)]z=x](y]z)=xá(y]z)=xá(yáz).Si]estcommutativeon axáy=x]y=y]x=yáxet(E/R,.)estcommutatif.Sie#EestŽlŽmentneutr epour],pourtout x#E/Ronaeáx=e]x=xetdemmexáe=xdonceestneutre dansE/R.Six#Eauninverse y,dela relationx]y=y]x=eondŽduitxáy=yáx=edoncxapourinverse ydansE/R.Exercice1.EtudierlÕopŽration ]dŽÞniesurE=R\{,1}para]b=a+b+ab.Solution.Pourtouta#Eettoutb#Eonaa]b#E.En effet,si onavaita]b=,1soit(1+a)(1+b)=0,onaurait1+a=0ou1 +b=0,cequiest exclu.Donc(a,b)'(a]bestuneloi decomposition internesur E.Elleest commutativecarlÕexpressiondea]bestsymŽtrique enaetb.Elleest associative.Enef fet,lÕexpression(a]b)]c=a+b+c+ab+bc+ca+abcestinvariantepar permutationcirculair e.EnutilisantlacommutativitŽ, onen dŽduit(a]b)]c=(b]c)]a=a](b]c).Pourtouta#E,ona a]0=adonc0est ŽlŽmentneutre.

Tout a#Eadmetuninverse bcarlՎquationa+b+ab=0a unesolutionunique b=,a1+apuisquea.=,1.Exercice2.Soitf:x'(exp(2i]x)deRdansC.Montrer queRfestcompa-tibleaveclÕaddition deR.Etudier lÕopŽrationquotientsur R/RfSolution.xRfx$e2i]x=e2i]x$e2i](x,x=1$x,x#Z.Soientx,y,x,ytelsquexRfxetyRfy.On ax,x#Z,y,y#ZdÕo(x+y),(x+y)=(x,x)+(y,y)#Zetdonc(x+y)Rf(x+yAinsi,lar elationdՎquivale nceRfestcompatibleavec lÕaddition.La classedex#R,moduloRf,estx={x+k;k#Z}.Il existeunr eprŽsentantdecette classeetassociantˆxcereprŽsentant, estdoncunebijectionde E/Rfsur[0,1[quipermetdÕidentiÞerE/Rfavec[0,1[.LÕopŽration quotientestdŽÞnieparx+y=x+y.DanscetteidentiÞcation,elle devientlÕopŽration(s,t)'(s+t,E(s+t)sur[0,1[.1.3.NOTIONDE GROUPE151.

3) Notionde groupeDŽÞnition.Onappellegr oupeunensemble GmunidÕuneloi decomposition interneassociative,admettantunŽlŽment neutre,telle quetoutŽlŽment deGaituninverse.Sixy=yxpourtoutx#Gettouty#G,ondit queGestcommutatif,ouabŽlien.Lecardinal deGsÕappellelÕordredugroupe GetseranotŽ [G:1].Proposition.SoitGungroupe.(i)Pourtouta#G,latranslation ˆgauchela:x'(axetlatranslation ˆdroitera:x'(xa,sontbijectives, dÕapplicationsrŽciproques la,1etra,1.(ii)Pourtouta#Gettoutb#Gonala*lb=labetra*rb=rba(iv)LՎlŽmentneutreeestle seulidempotentde G.DŽmonstration.(i)et(ii) Lesr elations(ii)sont duesˆlÕassociativitŽ :"x#Gla*lb(x)=a(bx)=(ab)x=lab(x)etra*rb(x)=(xb)a=x(ba)=rba(x).Avecb=a,1,onobtient la*la,1=le=IdG,puisla,1*la=IdGenremplaant apara,1.Donclaestbijectiveet (la,1=la,1.Demme (ra,1=ra,1.(iii)et(iv) LÕinjectivitŽde laetcellede radonnentlarŽgularitŽ delÕopŽration :(ax=ay)%(x=y),(xa=ya)%(x=y).Enparticulier,pour toutx#G,x2=x$xx=xe%x=e.Exercice.EnŽtudiant satablede multiplication,montrer quÕungroupe GdÕordre2ou3 nepeutavoir quÕuneseulestr ucture.Solution.Soiente,a,ou e,a,b,lesŽlŽments deG,o eestneutre.

DanslatabledemultiplicationdeG,la ligneetla colonnedeesontimposŽescar eestneutr e:eaeeaaa.eabeeabaabba:x'(ax,estune permutationdesŽlŽmentsde G(prop.1-3).Ilen estdemme pourtouteligne ettoutecolonne.

Ilexisteune seulefaonde complŽterchacundes tableauxci-dessus,chaque ŽlŽmentdeGapparaissantunefois etune seuledanschaque ligneetdans chaquecolonne:eaeeaaaeeabeeabaabebbeaSÕilexisteune loidegr oupesurG,elleest doncunique etellene peutavoirque latabledemultiplicationci-dessus.

CettetabledŽÞnit effectivementune loidegr oupecar onretrouvelatabledÕungroupeconnu, parexemplede Z/2Z(resp.Z/3Z).16CHAPITRE1.

LACATƒGORIE DESGROUPES1.

4) Homomorphismesde groupesDŽÞnition.SoientG,Gdeuxgroupes, dՎlŽmentsneutreseete.Onappelle homomorphisme(oumorphisme)de GdansG,uneapplication fdeGdansGtelleque(1)"x#G"y#Gf(xy)=f(x)f(y).Lesous-ensembleKer (f)={x#G|f(x)=e}deGestappelŽle noyaudef.OnnoteHom (G,G)lÕensembledeshomomorphismes deGdansG.Ilexiste aumoinsun homomorphismedeGdansG:lÕhomorphismetrivial f0:x'(eUnhomomorphisme deGdansGestappelŽun endomorphismedeG.OnnoteEnd(G)lÕensembledesendomorphismes deG.Onditque f#Hom(G,G)estunisomorphisme,sÕilexiste g#Hom(G,G)telqueg*f=IdGetf*g=IdG-.Ilsuf Þtpour celaquelÕhomomorphismefsoitbijectif.Enef fet,enappliquant f,1auxdeuxmembr esde larelation(1),onvoit quef,1#Hom(G,G).SÕilexiste unisomorphismede GsurGonditque lesgr oupesGetGsontisomorphes.Nous ŽcrironsG/Gpourtraduire cela.OnappelleautomorphismedeG,unisomorphisme deGsurG.Onnote Aut(G)lÕensembledesautomorphismes deG.Pourtoutx#G,lÕapplicationAdx:y'(xyx,1estbijectivede GsurG,dÕapplicationrŽciproque Adx,1:y'(x,1yx.CÕestun homomorphismecar"y#G"y#GAdx(yy)=xyyx,1=xyeyx,1=xyx,1xyx,1=Adx(y)Adx(yUntelautomorphisme Adx:y'(xyx,1deGestappelŽun automorphis