Une partie d’un groupe est un sous-groupe (on note ) lorsqu’elle contient , est stable par la loi et par passage à l’inverse. Alors est lui-même un groupe.
Critère : une partie non vide est un sous-groupe si et seulement si
Exemples
Exemple 7.8
: non vide, et pour , . Les sous-groupes de sont exactement les (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 qui envoie sur son signe est un morphisme : le signe d’un produit est le produit des signes. Son noyau est (un sous-groupe, comme le promet Définition 7.10), son image est tout entier : surjectif, massivement non injectif. Deux leçons générales en miniature. D’abord, un morphisme peut écraser de l’information : ne retient de qu’un seul bit, et c’est là sa vertu — les raisonnements de signe sont exactement les calculs qui se factorisent par . Ensuite, les morphismes à valeurs dans 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 , et tous les raisonnements de parité qu’elle alimente passent par un tel morphisme à deux valeurs.