Mathématiques · Glossaire

Qu'est-ce que « Sous-groupe » ?

Définition 7.7 Mathématiques universitaires — Licence 1 · Chapitre 7 — Structures algébriques

Une partie HH d’un groupe GG est un sous-groupe (on note HGH \leq G) lorsqu’elle contient ee, est stable par la loi et par passage à l’inverse. Alors HH est lui-même un groupe.

Critère : une partie non vide HGH \subseteq G est un sous-groupe si et seulement si

x,yH,xy1H.\forall x, y \in H, \quad x y^{-1} \in H .

Exemples

Exemple 7.8

Un(C,×)\mathbb{U}_n \leq (\C^*, \times) : non vide, et pour z,wUnz, w \in \mathbb{U}_n, (zw1)n=zn(wn)1=1(zw^{-1})^n = z^n (w^n)^{-1} = 1. Les sous-groupes de (Z,+)(\Z, +) sont exactement les nZn\Z (démontré en Théorème 6.4). Une intersection de sous-groupes est toujours un sous-groupe, mais une réunion ne l’est presque jamais (Exercice 7.6).

Exemple 7.13 (Le morphisme signe)

L’application s ⁣:(R,×)({±1},×)s \colon (\R^*, \times) \to (\{\pm1\}, \times) qui envoie xx sur son signe est un morphisme : le signe d’un produit est le produit des signes. Son noyau est (0,+)\intoo0{+\infty} (un sous-groupe, comme le promet Définition 7.10), son image est {±1}\{\pm1\} tout entier : surjectif, massivement non injectif. Deux leçons générales en miniature. D’abord, un morphisme peut écraser de l’information : ss ne retient de xx qu’un seul bit, et c’est là sa vertu — les raisonnements de signe sont exactement les calculs qui se factorisent par ss. Ensuite, les morphismes à valeurs dans {±1}\{\pm1\} sont les « invariants » les plus simples : la signature des permutations, construite dans le devoir maison de ce chapitre, est le même phénomène sur le groupe Sn\mathfrak S_n, et tous les raisonnements de parité qu’elle alimente passent par un tel morphisme à deux valeurs.

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