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Structures algébriques : groupes, anneaux, corps

Cours · mathématiques (2 Bac Sciences Mathématiques, Maroc), chapitre 10 · Maroc, 2 Bac Sciences Mathématiques A et B · le début du chapitre, la suite sur Adloun

Les structures algébriques constituent le langage unificateur des mathématiques modernes. Plutôt que d'étudier séparément les entiers, les réels, les matrices ou les fonctions, on dégage les règles de calcul communes à ces ensembles. On obtient ainsi des structures abstraites — groupes, anneaux, corps — dont chaque propriété, une fois démontrée, s'applique d'un seul coup à tous les exemples concrets.

10.1 Lois de composition interne

10.1.1 Définition

Définition 10.1Loi de composition interne

Soit un ensemble non vide. On appelle loi de composition interne (l.c.i.) sur toute application

Le mot interne signifie que le résultat reste dans : l'ensemble est dit stable pour .

Exemple 10.2Lois usuelles
  • L'addition et la multiplication sont des l.c.i. sur , , , et .
  • La soustraction est une l.c.i. sur , mais n'en est pas une sur , car par exemple .
  • La composition des applications de dans est une l.c.i. sur l'ensemble .

10.1.2 Propriétés d'une loi

Définition 10.3Associativité et commutativité

Soit une l.c.i. sur .

  • est associative si pour tous : .
  • est commutative si pour tous : .
Définition 10.4Élément neutre

Un élément est un élément neutre pour la loi si, pour tout :

Propriété : Unicité du neutre

Si une loi admet un élément neutre, alors cet élément neutre est unique. En effet, si et sont deux neutres, alors , le premier utilisant le fait que est neutre, le second que l'est.

Exemple 10.5Neutres usuels

Pour l'addition, le neutre est (car ). Pour la multiplication, le neutre est (car ). Pour la composition , le neutre est l'application identité .

Définition 10.6Élément symétrique

On suppose que possède un neutre . Un élément admet un symétrique si :

Pour l'addition on parle d'opposé (noté ), pour la multiplication d'inverse (noté ).

Propriété : Unicité du symétrique

Si est associative et possède un neutre , alors lorsqu'un élément admet un symétrique, celui-ci est unique.

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