Mathématiques · 2ème année Bac
Structures algébriques
1Rappels du cours
Structures algébriques : groupes et anneaux
La loi de composition interne
Une loi de composition interne sur un ensemble E est une opération qui, à deux éléments de E, associe un unique élément de E (par exemple, l'addition ou la multiplication sur les nombres réels).
Les propriétés d'une loi
- Associativité : (a * b) * c = a * (b * c) pour tous a, b, c de E.
- Élément neutre : il existe e dans E tel que a * e = e * a = a pour tout a de E.
- Symétrique (ou inverse) : pour tout a de E, il existe a' dans E tel que a * a' = a' * a = e.
- Commutativité : a * b = b * a pour tous a, b de E.
La structure de groupe
Un ensemble E muni d'une loi * est un groupe si :
- La loi est associative.
- Il existe un élément neutre.
- Tout élément possède un symétrique.
Si de plus la loi est commutative, on parle de groupe commutatif (ou abélien).
Exemples de groupes
- (ℤ, +) est un groupe commutatif : élément neutre 0, symétrique de a est −a.
- (ℝ*, ×) est un groupe commutatif : élément neutre 1, symétrique de a est 1/a.
La structure d'anneau
Un ensemble E muni de deux lois internes, notées + et ×, est un anneau si :
- (E, +) est un groupe commutatif.
- La loi × est associative et possède un élément neutre.
- La loi × est distributive par rapport à la loi + : a × (b + c) = a×b + a×c.
Exemple d'anneau
(ℤ, +, ×) est un anneau : ℤ muni de l'addition et de la multiplication vérifie toutes les propriétés requises.
3Validation directe — QCM
Chaque question peut avoir une ou plusieurs bonnes réponses. Cochez toutes les propositions qui vous semblent justes. L'ordre des questions et des réponses change à chaque nouvelle tentative.
1. Un ensemble E muni d'une loi * est un groupe si :
2. (ℤ, +) est un groupe commutatif car :
3. Un anneau (E, +, ×) requiert notamment que :
4. Dans « Structures algébriques », quelle affirmation est exacte ?
5. Dans « Structures algébriques », sélectionne toutes les propositions exactes.
6. À propos de « Structures algébriques », quelles affirmations sont correctes ?
7. Parmi ces propositions sur « Structures algébriques », lesquelles sont exactes ?
8. Dans « Structures algébriques », quelle proposition décrit une erreur à éviter ?
9. Pour qu'une loi * définisse un groupe sur E, quelles propriétés sont nécessaires ?
10. Un groupe commutatif est aussi appelé…
11. Dans (Z,+), quel est l'élément neutre ?
12. Dans (R*,×), quel est l'élément neutre ?
13. Dans (R*,×), l'inverse de a non nul est…
14. Quelles affirmations sont exactes pour un sous-groupe H d'un groupe G ?
15. La loi + sur Z est…
16. La loi × sur Z définit-elle un groupe ?
17. Un anneau comporte notamment…
18. Un corps est un anneau dans lequel…
19. Parmi ces ensembles, lesquels sont des corps usuels ?
20. La distributivité s'écrit notamment…
21. Si e est l'élément neutre d'un groupe, alors…
22. Dans un groupe, l'inverse de ab est…
23. Quelle erreur classique faut-il éviter ?
4Entraînement
Exercice type — Examen national
Examen nationalOn munit l'ensemble R* (les reels non nuls) de la loi de composition interne × (multiplication usuelle).
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La loi × est-elle associative sur R* ? Justifier brievement.
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Determiner l'element neutre de la loi × sur R*.
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Montrer que tout element a de R* possede un symetrique pour la loi ×, et le donner.
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En deduire que (R*, ×) est un groupe. Est-il commutatif ? Justifier.