Adloun

Soit n ≥ 1. Montrer que z ↦ zⁿ est un morphisme surjectif de (U, ×)…

Application directe du cours · niveau 2 · mathématiques MPSI, chapitre 8 — Structures algébriques usuelles · C. Morphismes de groupes

Énoncé

Soit . Montrer que est un morphisme surjectif de dans lui-même, de noyau .

Corrigé

Stratégie : passer en forme exponentielle, où l'élévation à la puissance devient une multiplication d'arguments. On note , , avec fixé.

a) va bien de dans , et c'est un morphisme. Si alors : l'application est bien définie. Et car est commutatif. C'est un morphisme du groupe dans lui-même.

b) Surjectivité. Soit : écrivons avec . Posons ; alors et Donc est surjective : tout nombre de module admet racines -ièmes dans .

c) Le noyau. Par définition, , c'est-à-dire : qui compte exactement éléments. En particulier n'est pas injective dès que (le noyau n'est pas réduit à ).

⚠️ Le point délicat : n'est défini qu'à près, et ne l'est plus. Deux écritures et du même donnent deux antécédents différents, et . C'est précisément pourquoi la surjectivité est acquise mais l'injectivité perdue : les antécédents se déduisent l'un de l'autre par multiplication par un élément de .

Contrôle numérique avec : parmi les points du cercle, exactement vérifient — le noyau a bien éléments, ni plus ni moins. Et est de module .

Ce que l'exercice installe. Le noyau mesure exactement le défaut d'injectivité : . Ici, chaque élément de a donc exactement antécédents — le résultat du chapitre 3 sur les racines -ièmes, relu comme un énoncé de théorie des groupes.

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.