Inverse à gauche

Dans un monoïde quelconque, si un élément admet un inverse à gauche, est-ce que cet inverse est unique ?

EDIT : s'il admet aussi un inverse à droite, je sais que c'est vrai et pourquoi. Mais sinon, s'il n'admet aucun inverse à droite ?

J'ai trouvé une seule source qui prétend que c'est le cas (Wikipédia, et il n'y a aucune démonstration...), aucune autre source que j'ai trouvée pour l'instant ne prétend la même chose, et j'ai beau écrire toutes les identités auxquelles j'arrive à penser, je n'arrive pas à prouver que c'est vrai.

En parallèle, j'essaie depuis avant de trouver un contrexemple d'un monoïde où l'on peut trouver un élément qui est inversible à gauche, non inversible à droite, et duquel on peut trouver facilement plusieurs inverses à gauche. Je n'y arrive pas non plus. Je bloque un peu...

Réponses

  • Ce n'est pas vrai : soit $E$ l'ensemble des fonctions $C^\infty$ sur $\R$, et $M$ le monoïde des fonctions $E\to E$ muni de la composition. Alors la dérivation $E\to E$ a beaucoup d'inverses à droite. (Bon pour avoir plusieurs inverses à gauches faut prendre un $^{op}$, mais bon ça je te le laisse ;-) )
  • Le côté exact, on s'en fiche :-D alors faisons les choses à droite. Je note $D$ la dérivation.

    J'ai pris $E = \mathcal{C}^{\infty}([0;1],\mathbb{R})$, avec $\mathcal{C}^{\infty}(\mathbb{R},\mathbb{R})$ ça me posait des problèmes.

    Mais effectivement, si on définit $I(f) = \bigg[x \longmapsto \displaystyle \int_0^x f(t)dt \bigg]$, d'après le théorème fondamental de l'analyse on sait que $I(f)$ est dérivable sur $[0;1]$ et de dérivée $f$, donc on a bien $I(f) \in \mathcal{C}^{\infty}([0;1], \mathbb{R})$, et $D(I(f)) = f$ par définition. Si on pose $I_c(f) = I(f) + c$, pour tout $c \in \mathbb{R}$ on a un nouvel inverse à droite pour $D$. Donc $D$ a une infinité d'inverses à droite.

    Si je cherche des inverses à gauche pour $D$... je saisque $I(D(f)) + f(0) = f$, mais je ne sais pas comment transformer ça en opérateur, ça me paraît compromis.

    En tout cas, merci pour le contrexemple (:D
  • $D$ n'a pas d'inverse à gauche parce que si elle en avait un elle serait injective, ce qu'elle n'est pas ;-) ou encore parce que son inverse à droite serait alors unique, ce qu'il n'est pas.

    (PS: qu'est-ce qui change en passant de $[0,1]$ à $\R$ ? :-S )
  • Ben, il y a des fonctions qui sont $\mathcal{C}^{\infty}$ de $\mathbb{R}$ dans $\mathbb{R}$, mais qui ne sont pas intégrables sur $\mathbb{R}$ tout entier. Du coup, je ne voulais pas m'embêter avec des supports compacts ou du localement intégrable juste pour bricoler un contrexemple.
  • Oui mais tu intègres sur $[0,x]$ (ou $[c,x]$) de toute façon, donc tout ce qui compte c'est d'être localement intégrable.

    Si tu préfères, pour généraliser, il suffit de trouver des fonctions surjectives mais pas injectives qui auront alors plusieurs inverses à droite (ou aucun inverse, si on ne suppose pas l'axiome du choix :-D mais il en suffit d'un pour qu'il y en ait plusieurs)
  • J'ai essayé de bidouiller un contrexemple plus simple avec ce que tu as dit.

    EDIT : J'ai fait plein de fautes, et du coup mon exemple ne marchait pas. En considérant le monoïde des des applications de $[0;1]$ dans lui-même, je voulais regarder $f : x \longmapsto |2x-1| = \begin{cases} 1-2x & \text{si } x \leqslant \displaystyle \frac{1}{2} \\ 2x-1& \text{si } x \geqslant \displaystyle \frac{1}{2} \end{cases}$, qui est surjective, mais non injective. Mais son inverse à droite est unique, c'est $g : x \longmapsto \begin{cases} \displaystyle \frac{1-x}{2} & \text{si } x \leqslant \displaystyle \frac{1}{2} \\ \displaystyle \frac{1+x}{2} & \text{si } x \geqslant \displaystyle \frac{1}{2} \end{cases}$. Donc pas de multiples inverses d'un côté pour cette fonction-là...
  • Euh. ça ce n'est pas normal, tu as dû faire une erreur dans tes calculs.

    Si $a$ a un inverse à droite $b$ et un à gauche $c$ alors $b=c$ et c'est l'unique inverse (droite ou gauche) de $a$. En effet $c=cab = b$, et si $ad= 1$ alors $cad = c$, donc $d=c=b$.

    Ton application $f$ n'est pas injective, donc elle ne peut pas avoir d'inverse à gauche (si $g\circ f= id$, alors $f$ est injective)
  • Oui, je me suis encore emmêlé dans mes brouillons. J'ai tout mélangé ! Je vais rectifier mon bazar.
  • Dans le monoïde engendré par trois générateurs $a,b,c$ avec deux relations $ba$ et $ca$, l'élément $a$ a deux inverses à gauche différents. (:D
    On peut aussi voir que dans le monoïde des endomorphismes de $\R^{\N}$, l'élément $(x_0,x_1,x_2,\ldots)\mapsto (x_0,x_0,x_1,x_2,\ldots)$ a deux inverses à gauche différents.
  • Ah, voilà, ça ça m'a l'air plus simple.

    Si on appelle $D$ (pour décalage) ton opérateur, il a effectivement deux inverses à gauche : celui qui supprime le premier terme de la suite, et celui qui supprime le deuxième.

    Mais tant qu'on y est, restons dans le même espace et cherchons un opérateur qui a plusieurs inverses à droite. On peut retourner la situation d'avant : on prend l'opérateur $D'$ qui supprime le premier terme de la suite, il a une infinité d'inverses à droite : Tout opérateur $T_y$ qui transforme $(x_0,x_1,...)$ en $(y,x_0,x_1,...)$ est un inverse à droite de $D'$.
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.