exo groupe
Bonjour.
Voici l'énoncé d'un exercice de théorie des groupes issu du livre de J. Calais:
Soit $G$ un groupe d'ordre pair. Montrer qu'il existe un élément $x$ de $G$ distinct de $e$ , l'élément neutre, tel que $\ {x^2}=e$.
Ce que j'ai rédigé ne me semble pas tout à fait concluant:
On suppose que pour tout $x \in G$ distinct de $e$ on a $\ {x^2}$ $\neq e$.
Alors l'ensemble $A$ formé de ces $x$ est de cardinal pair: à tout $x$ on peut attacher un $\ {x^{-1}}$ .
Comme $G=A$ U {$e$}, on a donc $G$ d'ordre impair ce qui contredit l'hypotèse.
Voici l'énoncé d'un exercice de théorie des groupes issu du livre de J. Calais:
Soit $G$ un groupe d'ordre pair. Montrer qu'il existe un élément $x$ de $G$ distinct de $e$ , l'élément neutre, tel que $\ {x^2}=e$.
Ce que j'ai rédigé ne me semble pas tout à fait concluant:
On suppose que pour tout $x \in G$ distinct de $e$ on a $\ {x^2}$ $\neq e$.
Alors l'ensemble $A$ formé de ces $x$ est de cardinal pair: à tout $x$ on peut attacher un $\ {x^{-1}}$ .
Comme $G=A$ U {$e$}, on a donc $G$ d'ordre impair ce qui contredit l'hypotèse.
Réponses
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Et pourtant, c'est diablement concluant !
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Soit $2n$ l'ordre de $G$, alors pour tout $x \in G$ tu as $x^{2n}=e$. De plus, il existe $x$ tel que $x^n \neq e$ sans quoi $G$ serait d'ordre inférieur ou égal à $n$. Tu as donc $(x^n)^2=e$ avec $x^n \neq e$.
C'est comme ça que je ferais pour éviter une démo par l'absurde. -
Merci de vos réponses.
Guimauve: démo plus élégante que la mienne. -
Guimauve: il n'existe pas forcément de tel élément : ${\Z / 2\Z}^2$ est d'ordre pair (4) mais tous ses éléments sont d'ordre 2.
plus violemment, l'exercice est résolu par le théorème de Cauchy. -
Oups ma démo ne marche que si le groupe est monogène ...
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$$G = A \cup \{e\}$$
où $$A = \bigcup_{x \in G - \{e\}} \{x, x^{-1}\}$$
$$A = \left(\bigcup_{\substack{x \in G - \{e\} \\ x \neq x^{-1}}} \{x, x^{-1}\}\right) \cup \left(\bigcup_{\substack{x \in G - \{e\} \\ x = x^{-1}}} \{x}\}\right)$$
La première réunion est constituée de paires disjointes ou égales, elle est donc de cadinal pair. Comme G est d'ordre pair, A est de cardinal impair, donc la deuxième réunion est de cardinal impair, donc non vide. -
Juste une précision: dans le bouquin de Calais (inégalable, pour moi, en théorie des groupes) cet exo apparaît au tout début et on a seulement les notions de bases de groupes et sous-groupes.
Avec un théorème de Sylow on s'en sort bien sûr, mais je cherchai une preuve "élémentaire".
Encore merci.
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Bonjour!
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