Exercice groupes finis

Bonjour à tous.
Voilà un exercice sur lequel je bute.

Soit $G$ un groupe fini, soit $f$ un endomorphisme de $G$ tel que $f\circ f= id$ et tel que l'élément neutre soit l'unique point fixe de $f$. Montrer que le groupe $G$ est abélien.
$f$ sera alors forcément l'inversion...

Je vous remercie d'avance.

Réponses

  • Une heure après et encore pas de réponse, j'en conclus que l'exercice est soit vraiment facile ou qu'il est réellement compliqué!
    Qu'importe voilà ma tentative la plus fructueuse:
    Soit $x,y$ dans G on veut montrer que $xyx^{-1}y^{-1}=1$, pour cela montrons que ce commutateur est point fixe de f.
    On veut montrer que $f([x,y])=[x,y]$ ou de manière équivalente que $f([x,y]).[y,x]=1$.
    Appelons cette dernière quantité $a$.
    Montrer que $a=1$ revient à montrer que $a$ est point fixe de $f$.
    Or $f(a)=a^{-1}$.
    Considérons alors $H$ le sous groupe engendré par $a$.
    Je suppose alors par l'absurde que l'ordre de $H$ est strictement plus grand que 1.
    J'obtiens alors une contradiction quand l'ordre de H est pair mais rien dans le cas impair.
    Voilà.
    2 remarques:
    1.on peut aussi introduire b=$[y,x].f([x,y])$ qui a les mêmes propriétés que $a$.
    2. Pour tout élément $g$ du groupe on a:
    $f(g.f(g))=f(g).g$

    Voilà merci encore d'avance pour toute indication ou réponse.
  • Bonsoir Phare
    Une indication. Considère l'application $F:G\to G$ définie par $F(x)=x^{-1}f(x)$.
    Montre que $F$ est injective.
    Elle sera donc surjective (pourquoi ?), alors en prenant $g\in G$, tu en déduis que $f(g)=g^{-1}$.
    Or $(x\mapsto x^{-1})$ est un endomorphisme de $G$ ssi $G$ est abélien (à démontrer).
    Alain
  • @AD
    D'accord..
    Merci beaucoup, ça marche bien.
    Savoir par avance que f sera l'inversion est bien utile.
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