Suite de groupes

Bonjour,

Si on considère la suite de groupes définie par $u_n=\Z/p_{n+1}\Z$ on remarque que la suite "tend" vers $N$.
De même la suite des groupes diédraux $D_n$, qui sont si je ne m'abuse les groupes de symétrie des polygones convexes réguliers à $n$ côtés, "tend" vers le groupe de symétrie du cercle.

Peut-on préciser et formaliser cette notion de "limite" de groupes ? Si oui comment ?
Merci d'avance.

Sylvain

Réponses

  • Bah le problème c'est que ça n'est pas d'un intérêt fabuleux dans le sens ou si ce que tu énonces est vrai (la première avec les Z/pZ avec une définition propre et tout), la limite n'est pas un groupe donc on ne peut pas en dire grand chose.
    Bon après peut-être que ça existe, je ne sais pas
  • Enfin des suites de groupes ca existe mais on prend plutot des suites décroissantes de sous-groupes distingués imbriqués les uns dans les autres et avec le quotient de 2 termes consécutifs abéliens et ca s'appelle un groupe résoluble si on arrive à $\{1\}$.
    On peut demander un peu plus et obtenir des groupes nilpotents.

    Mais dans les deux cas, les suites sont finies.
  • "Bah le problème c'est que ca n'est pas d'un interet fabuleux dans le sens ou si ce que tu énonces est vrai (la premiere avec les Z/pZ avec une définition propre et tout), la limite n'est pas un groupe donc on peut pas en dire grand chose
    bon après peut-etre que ca existe, je ne sais pas
    "

    De même que la limite d'une suite de Cauchy de rationnels n'est pas toujours un rationnel...
  • Je ne me rappelle pas tellement avoir étudié des suites de Cauchy de rationnels. Evidemment il a fallu qu'un type doué construise R avant moi pour que je n'ai pas à m'embêter avec ça.
    Mais bon, après tout pourquoi pas, on étudie bien des limites simples de fonctions continues et on peut quand même en dire quelque chose donc tout est possible
  • En même temps, on peut aussi considérer que les $\Z/n\Z$ "tendent" vers $\Z$ en prenant (à peu près) autant de représentants positifs que négatifs... Si je ne m'abuse...
  • Autres exemples: on peut voir les $\mathfrak{S}_n$ comme "tendant" vers $\bigcup_{n\in\N}\mathfrak{S}_n$, qui est un sous-groupe (strict) de $\mathfrak{S}(\N)$. Ou encore les $\mathbb{U}_n$ comme tendant vers $\mathbb{U}$ (du coup, en passant à l'isomorphisme, les $\Z/n\Z$ tendraient plutôt vers le quotient $\R/\Z$). Mais là encore, il faudrait avoir une définition rigoureuse d'une limite de suite de groupes. La pente est savonneuse, cf les $\Z/n\Z$.
  • Ces groupes s'injectent les uns dans les suivants, on peut parler de leur limite inductive je crois
  • pour pouvoir parler de limite sur une suite de groupes, il faut deja avoir une loi compatible avec cette suite

    dans ton cas (j'imagine que les $p_i$ sont des nombres premiers), ce n'est pas le cas (il n'y a pas de morphisme non nul entre $\Z/p_i\Z$ et $\Z/p_j\Z$)

    un exemple classique est la suite des $(\Z/p^n\Z)$ pour la loi +
    on peut definir la limite car pour chaque n on a un morphisme surjectif de $\Z/p^{n+1}\Z$ sur $\Z/p^n\Z$

    dans le cas d'une suite $(G_n)_n$, avec pour tout n un morphisme de $G_{n+1}$ dans $G_n$, on peut definir cette limite (c'est la limite projective), et pour l'exemple precedent, ca donne le groupe p_adique
    on peut aussi faire ca avec d'autres structures (anneaux, modules, corps...)
    (au fait, est-ce qu'on peut definir la cloture algebrique de $\F_p$ comme la limite projective des $(\F_{p^n})_n$ ?)

    si ca t'interesse, c'est explique plus en details dans le Lang ou le JP Serre

    Il ne faut pas désespérer des imbéciles. Avec un peu d'entraînement, on peut arriver à en faire des militaires.
  • Et comme dit Toto.le.zero, on peut aussi parler de limite inductive si les morphismes sont des injections plutôt que des surjections

    (si je dis des bêtises reprenez-moi, je ne suis pas forcement au point sur ces notions)
  • $\mathbb F_p$ comme la limite projective des $(\mathbb F_{p^n})_n$
  • Nico : "... la clôture algébrique de $\mathbf F_p$ comme la limite projective des $\mathbf F_{p^n}$ ?"
    Si $m$ divise $n$, alors on a un morphisme (de corps) injectif $\mathbf F_{p^m}\to \mathbf F_{p^n}$. Si on choisit bien ces morphismes, alors ils forment un système inductif (pas projectif) de corps (ça m'a l'air un peu pénible à faire, si on ne dispose pas déjà d'une clôture algébrique de $\mathbf F_p$). L'ensemble des indices est l'ensemble $\mathbf N^*$ ordonné par la divisibilité. Et la limite inductive est en effet une clôture algébrique de $\mathbf F_p$. C'est simplement une sorte de "réunion croissante" de corps.

    Il ne faut pas désespérer des militaires. Avec un peu d'entraînement, on peut arriver à en faire des imbéciles ;-)
  • d'apres le Lang on a besoin d'une famille d'indices filtrante a droite (ensemble ordonnée tel que $\forall i,j\in I,~ \exists k\in I$ tel que $i\leq k$ et $j\leq k$) pour definir un systeme inductif

    c'est a dire une categorie avec pour objets les $(A_i)_{i\in I}$ et telle que si $i\leq j$ on ait un morphisme de $A_i$ dans $A_j$

    donc si je prends un corps $K$ quelconque, que je prends $K[X]$ muni de la relation de divisibilite quotiente par la relation $(P|Q~et~Q|P)$, j'obtiens une famille d'indices filtrante a droite
    si maintenant je prends les $K_i$ les corps de rupture des polynomes des classes d'equivalences $i\in I$, j'ai des morphismes injectifs de $K_i$ dans $K_j$ si $i\leq j$

    maintenant, si j'etends la relation d'ordre de $I$ a ${K_i,~ i\in I}$ par $K_i\leq K_j$ ssi $i\leq j$, j'obtiens un ensemble inductif, et donc par Zorn, il admet un majorant $K^a$, qui est alors la cloture algebrique de $K$, et aussi la limite inductive des $(K_i)_{i\in I}$

    ca generalise le cas des $\mathbb{F}_p$ corps

    ca se tient comme raisonnement ?

    sinon, autre question, est-ce qu'il existe une version du lemne de Zorn sans l'axiome du choix pour les ensembles denombrables ? (je sais qu'on n'a pas besoin de l'axiome du choix pour l'existence de la cloture algebrique des $\mathbb{F}_q$, est-ce qu'on en a besoin pour l'existence de celle de $\Q$ ?)

    PS : elle a du succes ma citation...

    Il ne faut pas désespérer des imbéciles. Avec un peu d'entraînement, on peut arriver à en faire des militaires.
  • Hello

    On n'a pas besoin de l'axiome du choix pour construire une clôture algébrique de Q. La façon la plus simple consiste à plonger Q dans C, cela fournit une clôture algébrique 'canonique' de Q. De même, par exemple, on obtient une clôture algébrique de Q(x) en le considérant comme sous-corps de C (en envoyant x sur e, par exemple). Par ailleurs, je ne sais pas comment construire une clôture algébrique de F_p sans utiliser au moins une forme affaiblie de l'axiome du choix (i.e. par exemple, sous la forme : une limite projective (indexée par N) d'ensembles finis non vide est non vide). Comment faire sans ?
    Il me semble que ton raisonnement sur l'existence de la clôture algébrique est assez boiteux : en effet, ton K_i n'est pas 'bien' défini (i.e. il est défini à isomorphisme non unique près) donc il n'y a pas d'injection canonique de K_i dans K_j, tu ne peux donc pas considérer comme tu le fais la limite inductive des K_i.
    Une façon de procéder (à la Bourbaki, la plus simple) est de prendre le produit tensoriel (sur K) de tous les K_i, et le quotienter par un idéal maximal (c'est la qu'on utilise Zorn). Le quotient est alors une clôture algébrique.

    AG.
  • ok, pour la version Bourbaki

    si par contre si considere plutot comme $K_i$ la classe d'equivalence des corps de rupture de $i$, comme si $i\leq j$, il existe un corps de $K_i$ qui soit sous-corps d'un corps de $K_j$, et donc tout corps de $K_i$ s'injecte dans tout corps de $K_j$
    la je sais pas trop si on peut considerer des injections entre les classes d'equivalences, ou alors choisir un representant par classe

    Il ne faut pas désespérer des imbéciles. Avec un peu d'entraînement, on peut arriver à en faire des militaires.
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