Algèbre et géométrie
François Combes
Bréal
I Groupes9
1 La catégorie des groupes
11
1.1 Factorisation d'une application11
1.2 Loi de composition interne sur un ensemble13
1.3 Notion de groupe15
1.4 Homomorphismes de groupes16
1.5 Sous-groupes18
1.6 Noyau et image d'un homomorphisme20
1.7 Indice d'un sous-groupe, théorème de Lagrange21
1.8 Groupe quotient23
1.9 Factorisation des homomorphismes24
1.10 Produit direct de groupes25
1.11 Caractérisation du produit direct26
1.12 Procédé de symétrisation27
1.13 Sous-groupes de Z et de R28
1.14 Sous-groupe engendré par un élément30
1.15 Exercices du chapitre 131
2 Actions de groupes
39
2.1 Groupe agissant sur un ensemble39
2.2 Orbite, stabilisateur d'un point41
2.3 Action d'un groupe fini sur un ensemble fini43
2.4 Théorème de Cauchy45
2.5 Théorème d'isomorphisme de Noether45
2.6 Produits semi-directs47
2.7 Caractérisation des produits semi-directs48
2.8 Exercices du chapitre 250
3 Groupes abéliens finis
59
3.1 Groupes cycliques, générateurs59
3.2 Homomorphismes entre groupes cycliques60
3.3 Sous-groupes d'un groupe cyclique62
3.4 Produit de deux groupes cycliques63
3.5 Groupes d'ordre premier64
3.6 Décomposition cyclique d'un groupe abélien fini65
3.7 Groupes résolubles69
3.8 Exercices du chapitre 371
4 Le groupe symétrique
79
4.1 Décomposition d'une permutation en cycles79
4.2 Cycles conjugués80
4.3 Générateurs du groupe symétrique81
4.4 Signature d'une permutation81
4.5 Non résolubilité du groupe des permutations83
4.6 Exercices du chapitre 484
5 Sous-groupes de Sylow
91
5.1 Théorèmes de Sylow91
5.2 Structure de quelques groupes finis94
5.3 Groupes d'ordre 896
5.4 Exercices du chapitre 597
II Géométrie103
6 Géométrie affine
105
6.1 Espace affine associé à un espace vectoriel105
6.2 Repères cartésiens107
6.3 Applications affines109
6.4 Existence d'applications affines111
6.5 Isomorphismes affines112
6.6 Sous-espaces affines114
6.7 Sous-espaces affines eu dimension finie115
6.8 Sous-espaces affines et applications affines117
6.9 Groupe affine118
6.10 Groupe des homothéties et translations120
6.11 Orientation d'un espace affine réel121
6.12 Exercices du chapitre 6123
7 Barycentres en géométrie affine
133
7.1 Barycentres133
7.2 Applications affines et barycentres135
7.3 Sous-espaces affines et barycentres136
7.4 Repères affines137
7.5 Espace affine hyperplan d'un espace vectoriel139
7.6 Parties convexes d'un espace affine réel141
7.7 Enveloppe convexe d'une partie143
7.8 Points extrémaux d'une partie convexe143
7.9 Sommets des polygones et polyèdres convexes145
7.10 Les polyèdres convexes réguliers146
7.11 Exercices du chapitre 7148
8 Géométrie affine euclidienne
153
8.1 Espaces affines euclidiens153
8.2 Rappels sur le groupe orthogonal154
8.3 Isométries affines156
8.4 Symétries orthogonales157
8.5 Symétries glissées159
8.6 Isométries produits de symétries hyperplanes160
8.7 Groupe des isométries de εn162
8.8 Décomposition canonique d'une isométrie163
8.9 Classification des isométries du plan164
8.10 Classification des isométries de l'espace166
8.11 Groupe des similitudes170
8.12 Sous-groupes finis du groupe des déplacements171
8.18 Exercices du chapitre 8174
III Anneaux187
9 Généralités sur les anneaux
189
9.1 Les objets de cette catégorie mathématique189
9.2 Les morphismes dans cette catégorie mathématique192
9.3 Les sous-anneaux194
9.4 Sous-anneau engendré par une partie non vide195
9.5 Idéaux d'un anneau195
9.6 Intersection et somme d'idéaux196
9.7 Quotient, d'un anneau par un idéal bilatère198
9.8 Idéaux maximaux199
9.9 Corps200
9.10 Corps des fractions d'un anneau intègre202
9.11 Quotient, par un idéal maximal204
9.12 Sous-corps premier d'un corps205
9.13 Exercices du chapitre 9206
10 Anneaux de polynômes
213
10.1 Polynômes à coefficients dans un anneau213
10.2 Division euclidienne215
10.3 Fonction polynomiale, et racines d'un polynôme216
10.4 Dérivée formelle d'un polynôme, formule de Taylor217
10.5 Multiplicité d'une racine218
10.6 Un exemple : les polynômes cyclotomiques219
10.7 Groupe K* lorsque K est un corps commutatif221
10.8 Le polynôme d'interpolation de Lagrange224
10.9 Résolution des équations du troisième degré224
10.10 Exercices du chapitre 10226
11 Anneaux principaux
237
11.1 Idéaux principaux, anneaux principaux237
11.2 Exemples classiques : les anneaux euclidiens238
11.3 Entiers d'un corps quadratique240
11.4 Divisibilité dans un anneau principal241
11.5 Décomposition en facteurs irréductibles244
11.6 Anneau des entiers de Gauss246
11.7 Théorème chinois249
11.8 Quotients dans les anneaux principaux250
11.9 Exercices du chapitre 11252
IV Théorie des nombres261
12 Arithmétique
263
12.1 Congruences, anneau Z/nZ263
12.2 Théorèmes de Fennat-Euler et de Wilson264
12.3 Résidus quadratiques267
12.4 Nombres premiers269
12.5 Nombres de Mersenne, nombres de Fermat270
12.6 Un pas vers le théorème de Dirichlet272
12.7 Equations diophantiennes273
12.8 Exercices du chapitre 12277
13 Nombres algébriques
289
13.1 Eléments algébriques d'une algèbre289
13.2 Une application à l'algèbre linéaire290
13.3 Nombres transcendants292
13.4 Le corps des nombres algébriques294
13.5 Constructions à la règle et au compas296
13.6 Quelques constructions à la règle et au compas298
13.7 Exercices du chapitre 13301
14 Anneaux factoriels
307
14.1 Une généralisation des anneaux principaux307
14.2 Polynômes primitifs310
14.3 Irréductibilité des polynômes311
14.4 Anneau des polynômes sur un anneau factoriel312
14.5 Critère d'irréductibilité d'Eisenstein314
14.6 Irréductibilité des polynômes cyclotomiques317
Index318