OEF Groupes abéliens
--- Introduction ---
Ce module regroupe pour l'instant 16 exercices sur les groupes abéliens de type fini.
D'autres exercices de même type mais utilisant le vocabulaire des -modules se trouvent dans
le module
OEF -modules.
Exposant
Soit
,
et
trois nombres premiers distincts. Soit
le groupe
L'exposant de
est égal à
, son cardinal est
.
Pour écrire
, écrire p^3. Mettre * pour le produit ou laisser un espace.
Construction d'un homomorphisme
On considère l'homomorphisme
de
tel que l'image de 1 est . L'image de est
mod
on donnera la réponse sous la forme du représentant entre 0 et -1. L'homomorphisme
se factorise en un homomorphisme injectif
/
Structure du groupe des morphismes
Soient
. Soit
le groupe des morphismes de groupes abéliens de
dans
. Donner la suite des facteurs invariants de
.
On donnera la suite des facteurs invariants sous la forme
avec avec
des entiers nuls ou strictement supérieurs à 1 et vérifiant
.
Invariants de sous-groupes abéliens
Soit
le groupe abélien libre
. On note
et
. On considère le sous-groupe
de
engendré par les éléments
et
. On désire calculer les invariants (diviseurs élémentaires) de
. L'exercice comporte 3 étapes. Attention, même si vous vous trompez, cela ne vous sera dit qu'à la fin.
Donnez un homomorphisme
de
dans tel que l'image de
soit maximale (on donnera
par sa matrice dans la base canonique
) :
On a donc
avec
=
Vous avez choisi
de matrice et dit que l'image de
par
est .
Donnez un élément
de
tel que
soit dans
et tel que
dans la base (
,
) :
Vous avez choisi
.
Calculez une base
du noyau de
Calculez l'intersection
du noyau de
avec
; exprimez un générateur de
en fonction de
et dans le système générateur de
=
+
Vous avez trouvé que
est un générateur de
. Finalement donnez les diviseurs élémentaires de
(dans l'ordre décroissant) :
QCM : Ordre
Soit
et
deux groupes et
un homomorphisme de groupes . Soit
un élément de
.
Sans renseignement supplémentaire, que pouvez-vous affirmer (donner la réponse la plus précise) :
Si
est d'ordre
dans
, l'ordre de
dans
est
.
Nombre d'éléments d'ordre donné
Combien le groupe
a-t-il d'éléments d'ordre
?
Ordre d'un élément
Dans
quel est l'ordre de la classe
de
?
Thérorème de structure I
Soit
le groupe
On peut l'écrire comme produit de groupes cycliques d'ordre une puissance d'un nombre premier (décomposition primaire). Donner la liste de leurs ordres (sans répétition)
.
Le théorème de structure dit qu'il est isomorphe à un unique groupe
avec
. Donner la liste des entiers
.
Ecrire les ordres sous la forme 2^5, 3^4, .... .
Théorème de structure II
Soit
,
et
trois nombres premiers distincts. Soit
le groupe
On peut l'écrire comme produit de groupes cycliques d'ordre une puissance d'un nombre premier (décomposition primaire). Donner la liste de leurs ordres
.
Le théorème de structure dit qu'il est isomorphe à un unique groupe
avec
. Donner la liste des entiers
.
Pour écrire
, écrire p^3. Mettre * pour le produit ou laisser un espace.
Structure d'un quotient
Soit
le groupe
et
le sous-groupe engendré par l'image
de (). On désire calculer la structure du groupe quotient
. Pour cela, on considère l'homomorphisme naturel
.
Donner un système générateur
du noyau de l'homomorphisme déduit
On écrira les vecteurs de
en colonnes ; sur une ligne, séparer les composantes par une virgule ; aucun calcul n'est nécessaire, on ne demande qu'un système générateur.
Un système générateur
du noyau de est
.
(votre réponse était fausse).
Calculer une base adaptée à
et au groupe abélien engendré par
.
,
,
Donner la structure de
en donnant la suite des entiers
avec
.
On pourra s'aider de l'égalité suivante où les matrices carrées à gauche sont de déterminant 1
Nombre de classes d'isomorphismes
Combien y a-t-il de classes d'isomorphismes de groupes abéliens d'ordre ?
Groupe abélien avec propriétés
Un groupe abélien a et . Quel est le plus petit ordre possible du groupe ?
Nombre de sous-groupes d'ordre donné I
Nombre de sous-groupes d'ordre donné II
Nombre de sous-groupes d'exposant p
Sous-groupe d'ordre donné
Soit
Il est d'ordre
divisible par
. Comme
est abélien, il possède un sous-groupe d'ordre
. Décrire un tel sous-groupe par ses générateurs.
Ecrire des générateurs, un par ligne.
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